Effects of fertilisation and irrigation practices on yield, maturity and storability of onions

Selostus: Lannoituksen ja kastelun vaikutus sipulin satoon, sadon valmistumiseen ja varastokestävyyteen

Evaluation des pratiques d'irrigation, de fertilisation et d'application de pesticides dans l'agriculture périurbaine de Dakar, Sénégal

RESUMEL'agriculture urbaine et périurbalne - nommée ci-après AU - est un thème fort de recherche transversale, au vu des nombreux enjeux économiques, sociaux et environnementaux. L'objectif de cette recherche était de contribuer à une meilleure connaissance des processus de transfert de polluants et du cycle des nutriments à l'échelle locale, afin de déterminer sous quelles conditions l'AU de Dakar peut être pratiquée sans porter atteinte à la santé et à l'environnement.Une approche basée sur l'étude des processus géochimiques dans ie sol jusqu'à la nappe a été choisie, à l'échelle de la parcelle cultivée et à une échelle un peu plus large de la zone périurbaine de Dakar pour déterminer les influences du type d'occupation du sol.L'évaluation des impacts de l'irrigation avec des eaux usées brutes et des eaux de nappe saumâtres sur la qualité des sols (chapitre 2) a montré que l'alcalinité et les teneurs en calcium élevées des eaux saumâtres induisent la précipitation de CaC03 dans l'horizon superficiel du sol. Na remplace consécutivement Ca sur le complexe argilo-humique du sol et les bicarbonates diminuent dans la solution du sol. Le carbone organique dissout (COD) augmente significativement dans la solution du sol et dans la nappe sous-jacente. Malgré l'alcalinité et les teneurs très élevées en calcium des eaux usées, il y a peu de précipitation de CaC03 dans l'horizon superficiel du sol et une faible augmentation du sodium échangeable ESP. La nitrification de l'ammonium des eaux usées (moy 190mg/L à Pikine) produit des protons, qui ne sont plus tamponnés par les bicarbonates exportés hors du profil. Il y a alors une nette baisse de pH des sols irrigués par des eaux usées non traitées. Les sols irrigués par des eaux usées et saumâtres stockent moins de C et Ν que les sols de référence.L'évaluation de l'influence de l'occupation des sols en zone périurbaine sur à la nappe phréatique peu profonde (chapitre 3) a permis de déterminer les traceurs représentatifs de l'occupation du sol, à savoir Br/CI, NO3/CI et δ180-Ν03 pour l'irrigation par des eaux usées, pH et δ15Ν-Ν03 pour l'irrigation par des eaux de nappe, et Rb+Cr et Κ pour les lixiviats de fosses septiques. Ce chapitre a mis en évidence des points importants de la dynamique de l'azote en zone périurbaine sous deux occupations du sol : (1) la dénitrification est un processus important dans l'agrosystème périurbain de Dakar en bas de dune, dans les gleysols où l'on trouve des conditions temporairement réduites et un substrat organique favorables aux microorganismes de la dénitrification. Les teneurs en nitrates sont presque nulles avec irrigation d'eau de nappe. (2) en bas de pente, mais avec irrigation quotidienne par les eaux usées, l'apport continu d'ammonium inhibe probablement la dénitrification, mais favorise la volatilisation. (3) la nitrification de l'ammonium dans la nappe lors de la lixiviation des fosses septiques se distingue de la nitrification de l'ammonium dans la zone non saturée dans la zone d'agriculture périurbaine par la composition isotopique de l'oxygène de l'eau. Une comparaison des flux d'azote entre l'agrosystème et les quartiers périurbains de Dakar (chapitre 4) ont révélé que ces derniers étaient du même ordre de grandeur par unité de surface, à savoir 2-4 tonnes Ν /ha/an.L'évaluation des flux de pesticides dans l'agrosystème et des risques induits pour les eaux souterraines (chapitre 5) a révélé un fiux total de pesticides de 60kg/ha/an, totalisant 15 matières actives. Seules deux de ces matières actives sont autorisées par le comité des pesticides sahélien. Les pesticides les plus utilisés par les producteurs sont l'organochloré dicofol, les organophosphorés methamidophos, dimethoate et fenithrotion ainsi que le cabamate methomyl. Les flux les plus importants sont de 9 à 7 kg/ha/an (methomyl, methamidophos, ethoprophos et dicofol). Les pesticides qui présentent un risque élevé de contamination des eaux souterraines et qui devraient être prioritaires pour un suivi analytique sont : le carbofuran, le dimethoate, l'ethoprophos et le methomyl.En conclusion, une meilleure gestion de la fertilisation est nécessaire dans la zone d'AU de Dakar, afin de (1) réduire les pertes gazeuses qui contribuent à l'effet de serre, (2) de ralentir la minéralisation du carbone et de l'azote organiques pour créer un stock de C et Ν dans ces sols, (3) de limiter le lessivage dans la nappe et enfin, 4) d'augmenter l'efficacité d'utilisation de Ν par les plantes. Une optimisation de l'irrigation devrait limiter l'alcalinisation secondaire. Enfin, la mise en place d'une lutte intégrée ou biologique contre les ravageurs est indispensable afin de minimiser les risques pour les eaux souterraines et les mares permanentes.ABSTRACTUrban and periurban agriculture (UA) is an important issue in southern countries, because of its key role in their social and economical development and its environmental concern. The goal of this study was to contribute to a better understanding of pollutant transfer and nutrient cycling at the local scale, in order to implement the necessary improvements to guarantee the sustainability of this practice.An approach based on geochemical processes occurring in the vadose zone from the surface down to the groundwater level was chosen, at the scale of cultivated plots and at the regional scale of Dakar periurban areas, to determine the influence of land use.The assessment of irrigation with untreated domestic wastewater and brackish water on soil quality (chapter 2) showed: (1) that the high alkalinity and calcium contents of brackish water induce CaC03 precipitation in the top layer of the soil and therefore a replacement of Ca by Na on the clay- humic complexes, strongly marked during the dry season. Dissolved organic carbon (DOC) increased significantly in the soil solution and in the underlying groundwater. (2) in spite of the similarly high alkalinity and Ca contents of waste water, there is only little CaC03 precipitation and a low increase of the percentage of exchangeable sodium (ESP) in the soil top layer. The nitrification of the ammonium of wastewater (mean 190 mg/L in Pikine) produces protons, which are not any more buffered by bicarbonates exported out of the soil profile, which leads to a net decline of soil pH. Both soils irrigated with untreated wastewater and brackish water store less of C and Ν than soils irrigated with non saline groundwater.The assessment of the impact of land use on the shallow groundwater (chapter 3) allowed determining representative tracers of the land use. Low Br/CI ratio, high NO3/CI ratio and low δ1βΟ- nitrate indicated the influence of wastewater; high pH and high 515N-nitrates indicated the influence of brackish water together with high amendments of organic fertilizers; high Rb+Cr and Κ indicated the influence of poor sanitation facilities in periurban districts (septic tank leakage). This chapter also pointed out the following facts about the nitrogen dynamics : (1) denitrification is a key-process in the Dakar UA agrosystem in the gleysols irrigated with groundwater. The underlying groundwater is almost nitrate free. (2) in the Gleysols irrigated with waste water, ammonium inhibits denitrification but facilitate ammoniac volatilization. A comparison of nitrogen balance between the UA agrosystem and the periurban districts of Dakar (chapter 4) revealed similar flows per surface unit, namely 2-4 tons Ν / ha / year.The evaluation of pesticides use in the UA agrosystem and the risk assessment for the groundwater (chapter 5) revealed a total flow of pesticides of 60kg / ha / year, totalizing 15 active substances. Only two of these are authorized by the Sahelian Pesticides Committee. The most used pesticides are dicofol (organochlorinated), methamidophos, dimethoate and fenithrotion (organophosphate) as well as methomyl. (carbamate). The most important flows vary between 9 to 7 kg / ha / year. Pesticides with a high risk of groundwater contamination - according to SIRIS and EPRIP 2 indicators - are: carbofuran, dimethoate, ethoprophos and methomyl. These substances should be established as a priority for an analytical follow-up in the different environmental compartments.In conclusion, a better management of the fertilization is necessary in the Dakar UA, (1) to reduce the gaseous losses which contribute to greenhouse emissions (2) to slow down the mineralization of the organic carbon and the nitrogen, in order to enhance the C and Ν stock in these soils, (3) to limit the nitrate leaching in the groundwater and finally, 4) to increase the N-use efficiency of plants. An optimization of the irrigation scheme should limit the secondary sodisation if coupled with an increase the stable organic matter of the soil. An integrated or biologic crop pest strategy is urgently needed to minimize risks with respect to ground and surface water (ponds used for fishing).RESUME LARGE PUBLICL'agriculture mondiale connaît actuellement une crise majeure, affectée par les changements climatiques, la sécurité alimentaire et les dégradations de l'environnement. Elle n'a plus le rôle unique de produire, mais devient un élément essentiel de la protection des ressources naturelles et du paysage. Les politiques agricoles basées sur les marchés mondiaux devront se réorienter vers une agriculture locale basée sur le développement durable.La production alimentaire située dans l'enceinte des villes, nommée agriculture urbaine ou périurbaine (AU ci-après) joue un rôle important dans le contexte actuel d'accroissement de la population et de la pauvreté urbaines. L'AU concerne en effet la majorité des mégapoies du monde, fait vivre plus de 200 millions de personnes dans les pays du Sud, fournit jusqu'à 80% de la demande urbaine en certains produits frais, fait barrière à l'extension urbaine et permet un recyclage de certains déchets urbains. L'AU a pour particularité d'être à cheval entre des politiques rurales et urbaines, d'où un délaissement ce cette activité au secteur informel. Ce qui a développé de nombreuses stratégies à risques, comme à Dakar, où les petits producteurs périurbains irriguent quotidiennement avec des eaux usées domestiques par manque d'accès à une eau de bonne qualité et pour raccourcir les cycles de production. L'extrême précarité foncière des acteurs de l'AU de Dakar les empêchent d'investir à long terme et induit des pratiques inadéquates d'irrigation, d'usage de pesticides et de fertilisation de ces sols sableux.L'objectif de cette recherche était de contribuer à une meilleure connaissance des processus de transfert de polluants et du cycle des nutriments à l'échelle des parcelles cultivées par des eaux usées et des eaux saumâtres, afin de déterminer sous quelles conditions l'AU de Dakar peut être pratiquée et surtout maintenue sans porter atteinte à la santé et à l'environnement. Pour cela, une approche basée sur l'étude des processus géochimiques dans le sol jusqu'à la nappe a été choisie, à l'échelle de la parcelle cultivée et à une échelle un peu plus large de la zone périurbaine de Dakar pour déterminer les influences du type d'occupation du sol.Les résultats principaux de cette étude ont montré que (1) il y a un processus de salinisation anthropique des sols (sodisation) lors d'irrigation avec des eaux de nappe saumâtres, un processus accentué en saison sèche et lors d'années à pluviométrie déficitaire. Bien que les eaux usées soient aussi salines que les eaux de nappe, la salinisation des sols irrigués' par des eaux usées est limitée par l'ammonium présent dans les eaux usées (moy 190mg NH4/L à Pikine) qui produit de l'acidité lors de la transformation en nitrates dans le sol (nitrification). (2) les sols irrigués par des eaux usées (EU) stockent moins de C et Ν que les sois de référence, ce qui montrent bien que l'azote des eaux usées n'est pas disponible pour les plantes, mais est lessivé dans la nappe (100 à 450 mg/L N03 sous irrigation par EU, alors que la limite de OMS est de 50mg/L). (3) l'utilisation des isotopes stables des nitrates et des éléments traces, notamment le bore et le brome, ont permis de distinguer l'influence de l'irrigation par des eaux usées, de l'irrigation par des eaux de nappe et des lixiviats de fosses septiques sur les propriétés de la nappe. (4) Le processus de la dénitrification (atténuation naturelle des concentrations en nitrates de la nappe par biotransformation en azote gazeux) est important dans les zones basses de l'agrosystème périurbain de Dakar, sous irrigation par eaux naturelles (ΝΟ3 < 50mg/L). Tandis que sous habitat sans assainissement adéquat, les nitrates atteignent 300 à 700 mg/L. (5) Le flux total de pesticides dans l'AU est énorme (60kg/ha/an) totalisant 15 pesticides, dont deux seulement sont autorisés. Les pesticides les plus utilisés sont des insecticides organophosphorés et organochlorés classés extrêmement dangereux à dangereux par l'OMS, appliqués à des doses de 2 à 9 kg/ha/an. Les pesticides qui ont montré un risque élevé de contamination des eaux souterraines avec les indicateurs SIRIS et EPRIP2 sont : le carbofuran, le dimethoate, l'ethoprophos et le methomyl.En conclusion, nous recommandons la reconstitution d'un horizon superficiel des sols riche en matière organique stable et structuré par production locale de compost. Cette mesure réduira les pertes gazeuses contribuant à l'effet de serre, augmentera le stock de Ν dans ces sols, alors utilisable par les plantes et permettra de diminuer l'irrigation car la capacité de rétention de l'eau dans le sol sera accru, ce qui limitera le lessivage des nitrates dans la nappe et l'alcalinisation secondaire. Enfin, la mise en place d'une lutte intégrée ou biologique contre les ravageurs est indispensable afin de minimiser les risques pour les eaux souterraines et lesmares permanentes.

MANAGEMENT OF IRRIGATION AND NITROGEN FERTILIZERS TO REDUCE AMMONIA VOLATILIZATION

ABSTRACT Nitrogen losses by ammonia (NH3) volatilization can be reduced by appropriate irrigation management or by alternative N sources, replacing urea. The objective of this study was to evaluate the efficiency of irrigation management and N source combinations in decreasing NH3 volatilization from an Argissolo Vermelho Distrófico típico cultivated for 28 years with black oat (Avena strigosa) and maize (Zea mays), under no-tillage in the region of Depressão Central, Rio Grande do Sul, Brazil. The experiment was arranged in a randomized block design with split plots with three replications, where the main plots consisted of irrigation systems: no irrigation; irrigation immediately before and irrigation immediately after fertilization. The subplots were treated with different N sources: urea, urea with urease inhibitor and slow-release fertilizer, at an N rate of 180 kg ha-1, broadcast over maize, plus a control treatment without N fertilization. Ammonia volatilization was assessed using semi-open static collectors for 1, 2, 4, 6, and 10 days after N fertilization. In general, more than 90 % of total NH3-N losses occurred until three days after N fertilization, with peaks up to 15.4 kg ha-1 d-1. The irrigation was efficient to reduce NH3 losses only when applied after N fertilization. However, reductions varied according to the N fertilizer, and were higher for urea (67 %) and slightly lower for urea with urease inhibitor (50 %) and slow-release fertilizer (40 %), compared with the mean of the treatments without irrigation and irrigation before fertilization. The use of urea with urease inhibitor instead of urea was only promising under volatilization-favorable conditions (no irrigation or irrigation before N fertilization). Compared to urea, slow-release fertilizer did not reduce ammonia volatilization in any of the rainfed or irrigated treatments.

A fully-automatic caudate nucleus segmentation of brain MRI: application in volumetric analysis of pediatric attention-deficit/hyperactivity disorder

Background Accurate automatic segmentation of the caudate nucleus in magnetic resonance images (MRI) of the brain is of great interest in the analysis of developmental disorders. Segmentation methods based on a single atlas or on multiple atlases have been shown to suitably localize caudate structure. However, the atlas prior information may not represent the structure of interest correctly. It may therefore be useful to introduce a more flexible technique for accurate segmentations. Method We present Cau-dateCut: a new fully-automatic method of segmenting the caudate nucleus in MRI. CaudateCut combines an atlas-based segmentation strategy with the Graph Cut energy-minimization framework. We adapt the Graph Cut model to make it suitable for segmenting small, low-contrast structures, such as the caudate nucleus, by defining new energy function data and boundary potentials. In particular, we exploit information concerning the intensity and geometry, and we add supervised energies based on contextual brain structures. Furthermore, we reinforce boundary detection using a new multi-scale edgeness measure. Results We apply the novel CaudateCut method to the segmentation of the caudate nucleus to a new set of 39 pediatric attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) patients and 40 control children, as well as to a public database of 18 subjects. We evaluate the quality of the segmentation using several volumetric and voxel by voxel measures. Our results show improved performance in terms of segmentation compared to state-of-the-art approaches, obtaining a mean overlap of 80.75%. Moreover, we present a quantitative volumetric analysis of caudate abnormalities in pediatric ADHD, the results of which show strong correlation with expert manual analysis. Conclusion CaudateCut generates segmentation results that are comparable to gold-standard segmentations and which are reliable in the analysis of differentiating neuroanatomical abnormalities between healthy controls and pediatric ADHD.

Response of P, K, Mg and NO‚́ƒ-N contents of carrots to irrigation, soil compaction, and nitrogen fertilisation

Selostus: Maan tiiviyden, sadetuksen ja typpilannoituksen vaikutus porkkanan kivennäisainepitoisuuteen ja ravinteiden ottoon sekä nitraatin kertymiseen

Des systèmes d'irrigation alpins entre gouvernance communautaire et étatique = Alpine Bewässerungssysteme zwischen Genossenschaft und Staat

La gouvernance communautaire liée à l'exploitation des bisses valaisans représente-t-elle (vraiment) un modèle de gestion durable des ressources en eau ? C'est à cette question - qui fait écho au vaste ensemble de littérature regroupée sous le label des CPR (common-pool resources) Theories - que le présent ouvrage entend répondre. A travers une approche diachronique centrée sur le long terme, cinq études de cas éclairent de manière originale et critique non seulement l'évolution de cette gouvernance communautaire (vers un degré d'hybridation accru) et, surtout, son caractère durable. La perspective ressourcielle et la conception forte de la durabilité adoptées mettent, sur ce point, en évidence les limites de ces modèles de gouvernance. Sous un angle social en particulier, ils se caractérisent historiquement par un degré d'exclusivité marqué qui tend à en faire des biens de club auxquels seuls les usagers admis ont accès. Les interventions d'acteurs étatiques ont à cet égard joué un grand rôle pour ouvrir les bisses à de nouveaux usagers et assurer le maintien de la ressource dans un environnement socio-économique en mutation.

Effects of soil water depletion on the water relations in tropical kudzu

Tropical kudzu (Pueraria phaseoloides (Roxb.) Benth., Leguminosae: Faboideae) is native to the humid Southeastern Asia. Tropical kudzu has potential as a cover crop in regions subjected to dryness. The objective of this paper was to evaluate the effect of soil water depletion on leaflet relative water content (RWC), stomatal conductance (g) and temperature (T L) in tropical kudzu. RWC of waterstressed plants dropped from 96 to 78%, following a reduction in SWC from 0.25 to 0.17 g (H2O).g (dry soil)-1.Stomatal conductance of stressed plants decreased from 221 to 98 mmol.m-2.s-1, following the reduction in soil water content (SWC). The day after re-irrigation, g of water stressed plants was 15% lower than g of unstressed plants. Differences in T L between waterstressed and unstressed plants (deltaT L) rose linearly from 0.1 to 2.2ºC following progressive water deficit. RWC and T L of waterstressed plants paralled RWC and T L of unstressed plants the day after reirrigation. The strong decrease in SWC found in this study only induced moderate water stress in tropical kudzu. In addition, tropical kudzu recover rapidly from the induced water stress after the re-irrigation.

Deficit in memory consolidation (abnormal forgetting rate) in childhood temporal lobe epilepsy. Pre and postoperative long-term observation.

Deficits in memory consolidation have been reported in adult patients with epilepsy but, not to our knowledge, in children. We report the long-term follow-up (9 y. o. to 18 y. o.) of a boy who suffered from temporal lobe epilepsy and underwent a left temporal lobectomy with amygdalo-hippocampal resection at the age of 10. He showed an abnormal forgetting rate when trying to encode new information and a significant deficit for retrieving remote episodic memories (when compared with his twin brother), both consistent with a consolidation disorder. His memory condition slightly improved after cessation of the epilepsy, nevertheless did not normalize. No standard memory assessment could pinpoint his memory problem, hence an adapted methodology was needed. We discuss the nature of the memory deficit, its possible causes and its clinical implications.

Effects of long-term irrigation with treated wastewater. Part I: Evolution of soil physico-chemical properties

The long-term impact of irrigation on a Mediterranean sandy soil irrigated with Treated wastewater (TWW) since 1980 was evaluated. The main soil properties (CEC, pH, size distribution, exchangeable cations and chloride, hydraulic conductivity) as well as the organic matter and Cu, Cr and Pb speciation in an irrigated soil and a non-irrigated control soil at various soil depths were monitored and compared during a 2 years experiment. In this first part, the evolution of the physico-chemical soil properties was described. The irrigation with TWW was beneficial with regard to water and nutrient supplying. All the exchangeable cations other than K(+) were higher in the irrigated soil than in the reference one. A part of the exchangeable cations was not fixed on the exchange complex but stored as labile salts or in concentrated soil solution. Despite the very sandy soil texture, both saturated and unsaturated hydraulic conductivity exhibited a significant diminution in the irrigated soil, but remained high enough to allow water percolation during rainy periods and subsequent leaching of accumulated salts, preventing soil salinization. In the irrigated soil, exchangeable sodium percentage (ESP) exhibited high values (20% on average) and the soil organic C was lower than in the reference. No significant effect was noticed on soil mineralogical composition due to irrigation. (C) 2010 Published by Elsevier Ltd.

Efficiency of split nitrogen fertilization with adjusted irrigation on potato

Selostus: Jaetun typpilannoituksen käyttömahdollisuudet perunalle

Infrared thermometry to schedule irrigation of common bean

The objective of this work was to determine the critical irrigation time for common bean (Phaseolus vulgaris L. cv. Carioca) using infrared thermometry. Five treatments were analyzed. Canopy temperature differences between plants and a well-watered control about 1, 2, 3, 4, and 5±0.5ºC were tested. Physiological variables and plant growth were analyzed to establish the best time to irrigate. There was a significant linear correlation between the index and stomatal resistance, transpiration rate, and leaf water potential. Although significant linear correlation between the index and mean values of total dry matter, absolute growth rate, and leaf area index was found, no correlation was found with other growth index like relative growth rate, net assimilation rate, and leaf area ratio. Plants irrigated when their canopy temperature was 3±0.5ºC above the control had their relative growth rate mean value increased up to 59.7%, yielding 2,260.2 kg ha-1, with a reduction of 38.0% in the amount of water used. Plants irrigated when their canopy temperature was 4±0.5ºC yielded 1,907.6 kg ha-1, although their relative growth rate mean value was 4.0% below the control. These results show that the best moment to irrigate common bean is when their canopy temperature is between 3ºC and 4±0.5ºC above the control.

Deficit hídrico e produtividade na cultura do milho

O objetivo deste trabalho foi avaliar o impacto do deficit hídrico, no rendimento de grãos de milho, e a eficácia da irrigação em todo ciclo e, especificamente, no florescimento. Os dados foram obtidos em dez anos de experimentação, durante os quais doses variáveis de irrigação foram aplicadas por um sistema de aspersão, localizado no centro da área experimental. Foram calculados balanços hídricos, tendo como variáveis a água precipitada (chuva e irrigação) e a evapotranspiração máxima do milho. Foram ajustados modelos de regressão para 27 condições hídricas, relacionando-se rendimento de grãos com deficit hídrico e razão evapotranspiração real sobre evapotranspiração máxima (ETr/ETm). A maior redução na produção ocorre em conseqüência do deficit hídrico na polinização, formação do zigoto e desenvolvimento inicial do grão, numa relação quadrática. Nesse período, a razão ETr/ETm explica quase 80% das variações na produção de grãos, que se estabiliza acima de uma razão de 0,7. A irrigação aumenta e estabiliza a produção do milho; doses de rega de aproximadamente 60% daquela necessária para elevar a umidade do solo à capacidade de campo aumentam a eficiência de uso da irrigação.