Irrigazione e cambiamenti climatici

The aim of this PhD thesis, developed in the framework of the Italian Agroscenari research project, is to compare current irrigation volumes in two study area in Emilia-Romagna with the likely irrigation under climate change conditions. This comparison was carried out between the reference period 1961-1990, as defined by WMO, and the 2021-2050 period. For this period, multi-model climatic projections on the two study areas were available. So, the climatic projections were analyzed in term of their impact on irrigation demand and adaptation strategies for fruit and horticultural crops in the study area of Faenza, with a detailed analysis for kiwifruit vine, and for horticultural crops in Piacenza plan, focusing on the irrigation water needs of tomato. We produced downscaled climatic projections (based on A1B Ipcc emission scenario) for the two study areas. The climate change impacts for the period 2021-2050 on crop irrigation water needs and other agrometeorological index were assessed by means of the Criteria water balance model, in the two versions available, Criteria BdP (local) and Geo (spatial) with different levels of detail. We found in general for both the areas an irrigation demand increase of about +10% comparing the 2021-2050 period with the reference years 1961-1990, but no substantial differences with more recent years (1991-2008), mainly due to a projected increase in spring precipitation compensating the projected higher summer temperature and evapotranspiration. As a consequence, it is not forecasted a dramatic increase in the irrigation volumes with respect to the current volumes.

Individuazione di tecniche di gestione idrica-agronomica e di ricarica dell’acquifero freatico costiero per limitare la salinizzazione delle acque sotterranee e dei suoli.

Nel Comune di Ravenna, oltre 6.800 ettari di terreni agricoli sono a rischio salinizzazione, a causa dell’alta salinità delle acque sotterranee presenti all’interno dell’acquifero freatico costiero. L'area è interessata da subsidenza naturale, per compattazione dei sedimenti alluvionali e antropica, causata dall’estrazione di gas e dall’eccessivo sfruttamento delle acque sotterranee. Ne deriva che la maggior parte di questo territorio è sotto il livello medio del mare e l'agricoltura, così come ogni altra attività umana, è possibile grazie ad una fitta rete di canali di drenaggio che garantiscono il franco di coltivazione. L’agricoltura è una risorsa importante per la zona, ma a causa della scarsa disponibilità di acque dolci e per l’aumento dei processi di salinizzazione dei suoli, necessita di un cambiamento. Servono pratiche agricole sostenibili, con idonei requisiti irrigui, di drenaggio del suolo, di resistenza alla salinizzazione e di controllo del suolo. Dopo un’analisi generale sulle condizioni dell’acquifero, è stato monitorato un transetto di 10km rappresentativo della parte costiera di Ravenna. Infine, con l'obiettivo di comprendere l'interazione tra un canale d'irrigazione e le acque sotterranee, una piccola area agricola (12 ettari), è stata monitorata nel corso del 2011 utilizzando metodi idrologici, geochimici e geofisici. I risultati di questo lavoro mostrano una diffusa salinizzazione della falda freatica, ma anche la presenza di una lente d'acqua dolce spessa 5m, a 400m dalla linea di riva, con caratteristiche chimiche (hydrofacies) tipici di acque continentali e con dimensioni variabili stagionalmente. Questa bolla di acqua dolce si è originata esclusivamente dalle infiltrazioni dal canale d’irrigazione presente, in quanto, il contributo dell’irrigazione superficiale è stato nullo. Sfruttando la rete di canali di drenaggio già presente sarebbe possibile estendere questo processo d’infiltrazione da canale in altre porzioni dell’acquifero allo scopo di ricaricare l’acquifero stesso e limitare la salinizzazione dei suoli.

New water use efficiency strategies to cope with climate change

Crop water requirements are important elements for food production, especially in arid and semiarid regions. These regions are experience increasing population growth and less water for agriculture, which amplifies the need for more efficient irrigation. Improved water use efficiency is needed to produce more food while conserving water as a limited natural resource. Evaporation (E) from bare soil and Transpiration (T) from plants is considered a critical part of the global water cycle and, in recent decades, climate change could lead to increased E and T. Because energy is required to break hydrogen bonds and vaporize water, water and energy balances are closely connected. The soil water balance is also linked with water vapour losses to evapotranspiration (ET) that are dependent mainly on energy balance at the Earth’s surface. This work addresses the role of evapotranspiration for water use efficiency by developing a mathematical model that improves the accuracy of crop evapotranspiration calculation; accounting for the effects of weather conditions, e.g., wind speed and humidity, on crop coefficients, which relates crop evapotranspiration to reference evapotranspiration. The ability to partition ET into Evaporation and Transpiration components will help irrigation managers to find ways to improve water use efficiency by decreasing the ratio of evaporation to transpiration. The developed crop coefficient model will improve both irrigation scheduling and water resources planning in response to future climate change, which can improve world food production and water use efficiency in agriculture.

Buffer capacity: capturing a dimension of resilience to climate change in African smallholder agriculture

Building resilience to climate change in agricultural production can ensure the functioning of agricultural-based livelihoods and reduce their vulnerability to climate change impacts. This paper thus explores how buffer capacity, a characteristic feature of resilience, can be conceptualised and used for assessing the resilience of smallholder agriculture to climate change. It uses the case of conservation agriculture farmers in a Kenyan region and examines how their practices contribute to buffer capacity. Surveys were used to collect data from 41 purposely selected conservation agriculture farmers in the Laikipia region of Kenya. Besides descriptive statistics, factor analysis was used to identify the key dimensions that characterise buffer capacity in the study context. The cluster of practices characterising buffer capacity in conservation agriculture include soil protection, adapted crops, intensification/irrigation, mechanisation and livelihood diversification. Various conservation practices increase buffer capacity, evaluated by farmers in economic, social, ecological and other dimensions. Through conservation agriculture, most farmers improved their productivity and incomes despite drought, improved their environment and social relations. Better-off farmers also reduced their need for labour, but this resulted in lesser income-earning opportunities for the poorer farmers, thus reducing the buffer capacity and resilience of the latter.

The human vestibular cortex revealed by coordinate-based activation likelihood estimation meta-analysis.

The vestibular system contributes to the control of posture and eye movements and is also involved in various cognitive functions including spatial navigation and memory. These functions are subtended by projections to a vestibular cortex, whose exact location in the human brain is still a matter of debate (Lopez and Blanke, 2011). The vestibular cortex can be defined as the network of all cortical areas receiving inputs from the vestibular system, including areas where vestibular signals influence the processing of other sensory (e.g. somatosensory and visual) and motor signals. Previous neuroimaging studies used caloric vestibular stimulation (CVS), galvanic vestibular stimulation (GVS), and auditory stimulation (clicks and short-tone bursts) to activate the vestibular receptors and localize the vestibular cortex. However, these three methods differ regarding the receptors stimulated (otoliths, semicircular canals) and the concurrent activation of the tactile, thermal, nociceptive and auditory systems. To evaluate the convergence between these methods and provide a statistical analysis of the localization of the human vestibular cortex, we performed an activation likelihood estimation (ALE) meta-analysis of neuroimaging studies using CVS, GVS, and auditory stimuli. We analyzed a total of 352 activation foci reported in 16 studies carried out in a total of 192 healthy participants. The results reveal that the main regions activated by CVS, GVS, or auditory stimuli were located in the Sylvian fissure, insula, retroinsular cortex, fronto-parietal operculum, superior temporal gyrus, and cingulate cortex. Conjunction analysis indicated that regions showing convergence between two stimulation methods were located in the median (short gyrus III) and posterior (long gyrus IV) insula, parietal operculum and retroinsular cortex (Ri). The only area of convergence between all three methods of stimulation was located in Ri. The data indicate that Ri, parietal operculum and posterior insula are vestibular regions where afferents converge from otoliths and semicircular canals, and may thus be involved in the processing of signals informing about body rotations, translations and tilts. Results from the meta-analysis are in agreement with electrophysiological recordings in monkeys showing main vestibular projections in the transitional zone between Ri, the insular granular field (Ig), and SII.

Self-motion direction discrimination in the visually impaired

Despite the close interrelation between vestibular and visual processing (e.g., vestibulo-ocular reflex), surprisingly little is known about vestibular function in visually impaired people. In this study, we investigated thresholds of passive whole-body motion discrimination (leftward vs. rightward) in nine visually impaired participants and nine age-matched sighted controls. Participants were rotated in yaw, tilted in roll, and translated along the interaural axis at two different frequencies (0.33 and 2 Hz) by means of a motion platform. Superior performance of visually impaired participants was found in the 0.33 Hz roll tilt condition. No differences were observed in the other motion conditions. Roll tilts stimulate the semicircular canals and otoliths simultaneously. The results could thus reflect a specific improvement in canal–otolith integration in the visually impaired and are consistent with the compensatory hypothesis, which implies that the visually impaired are able to compensate the absence of visual input.

Influence of root canal disinfectants on growth factor release from dentin

INTRODUCTION During dentinogenesis, growth factors become entrapped in the dentin matrix that can later be released by demineralization. Their effect on pulpal stem cell migration, proliferation, and differentiation could be beneficial for regenerative endodontic therapies. However, precondition for success, as for conventional root canal treatment, will be sufficient disinfection of the root canal system. Various irrigation solutions and intracanal dressings are available for clinical use. The aim of this study was 2-fold: to identify a demineralizing solution suitable for growth factor release directly from dentin and to evaluate whether commonly used disinfectants for endodontic treatment will compromise this effect. METHODS Dentin disks were prepared from extracted human teeth and treated with EDTA or citric acid at different concentrations or pH for different exposure periods. The amount of transforming growth factor-β1 (TGF-β1), fibroblast growth factor 2, and vascular endothelial growth factor were quantified via enzyme-linked immunosorbent assay and visualized by gold labeling. Subsequently, different irrigation solutions (5.25% sodium hypochloride, 0.12% chlorhexidine digluconate) and intracanal dressings (corticoid-antibiotic paste, calcium hydroxide: water-based and oil-based, triple antibiotic paste, chlorhexidine gel) were tested, and the release of TGF-β1 was measured after a subsequent conditioning step with EDTA. RESULTS Conditioning with 10% EDTA at pH 7 rendered the highest amounts of TGF-β1 among all test solutions. Fibroblast growth factor 2 and vascular endothelial growth factor were detected after EDTA conditioning at minute concentrations. Irrigation with chlorhexidine before EDTA conditioning increased TGF-β1 release; sodium hypochloride had the opposite effect. All tested intracanal dressings interfered with TGF-β1 release except water-based calcium hydroxide. CONCLUSIONS Growth factors can be released directly from dentin via EDTA conditioning. The use of disinfecting solutions or medicaments can amplify or attenuate this effect.

The Role of Forest Soils in a Northern New England Effluent Management System

The Carrabassett Valley Sanitary District in Carrabassett Valley, Maine has utilized both a forest spray irrigation system and a Snowfluent™ system for the treatment of their wastewater effluent. This study was designed to evaluate potential changes in soil properties after approximately 20 years of treatment in the forested spray irrigation site and three years of treatment in the field Snowfluent™ site. In addition, grass yield and composition were evaluated on the field study sites. After treatment with effluent or Snowfluent™, soils showed an increase in soil exchangeable Ca, Mg, Na, and K, base saturation, and pH. While most constituents were higher in treated soils, available P was lower in treated soils compared to the controls. This difference was attributed to higher rates of P mineralization from soil organic matter due to an irrigation effect of the treatment, depleting available P pools despite the P addition with the treatment. Most of the differences due to treatment were greatest at the surface and diminished with depth. Depth patterns in soil properties mostly reflected the decreasing influence of organic matter and its decomposition products with depth as evidenced by significantly higher total C in the surface compared to lower horizons. There were decreasing concentrations of total N, and exchangeable or extractable Ca, Mg, Na, K, Mn, Zn, and P with depth. In addition, there was decreasing BS with depth, driven primarily by declining exchangeable Ca and Mg. Imgation with Snowfluent™ altered the chemical composition of the grass on the site. All element concentrations were significantly higher in the grass foliage except for Ca. The differences were attributed to the additional nutrients and moisture derived from the Snowfluent™. The use of forest spray imgation and Snowfluent™ as a wastewater treatment strategy appears to work well. The soil and vegetation were able to retain most of the applied nutrients, and do not appear to be moving toward saturation. Vegetation management may be a key tool for managing nutrient accumulation on the grass sites as the system ages.

Riego por goteo en Mendoza, Argentina : : evaluación de la uniformidad del riego y del incremento de salinidad, sodicidad e iones cloruro en el suelo

El presente trabajo tiene por objeto evaluar la uniformidad del riego por goteo en las zonas de regadío de las cuencas de los ríos Mendoza y Tunuyán (zonas Alta y Baja), de la provincia de Mendoza, Argentina. Las evaluaciones -en 17 propiedades- permitieron determinar: coeficientes de uniformidad, salinidad del agua de riego y del suelo en cabeza, medio y pie de la subunidad de riego, y en el bulbo húmedo e interfilar en dos estratos del perfil del suelo (0,10‑0,30 m y 0,30-0,50 m). Se determinó, además, la textura del suelo y su posible relación con los niveles de salinidad de la rizósfera. Se estimó que el 18% de las subunidades de riego evaluadas presentan un coeficiente de uniformidad por debajo del rango recomendable y que en el 94% de las propiedades existen diferencias significativas entre caudales medios registrados entre subunidades y entre sectores de operación de riego. Se encontraron diferencias significativas en la salinidad del extracto de saturación, en la sodicidad y en la concentración del anión cloruro, al comparar el suelo extraído del bulbo de mojado respecto del interfilar. Asimismo, los resultados muestran que no existen diferencias significativas de esas variables en las distintas profundidades de suelo analizadas. El aumento de la salinidad resultó en función del lugar de muestreo (bulbo o interfilar), la calidad del agua de riego y la textura del suelo. La variación de sodicidad, en cambio, dependió del lugar de muestreo (bulbo o interfilar) y del contenido de bicarbonatos en el suelo. Los resultados indican la importancia de realizar evaluaciones rutinarias del comportamiento de los sistemas de riego en términos de uniformidad y salinización inducida.

Comportamiento del nivel freático en el área bajo riego del tercio inferior del Río Atuel

En este trabajo se evalúa el comportamiento del nivel freático (NF) en un área de regadío de 75.774 ha ubicadas en el tercio inferior de la cuenca del río Atuel, departamentos de General Alvear y San Rafael en la provincia de Mendoza, y su vinculación con: las pérdidas que se producen en la red de canales, las prácticas de riego y los escurrimientos sub-superficiales de zonas más elevadas. En la zona existe una red de 193 freatímetros en la que se han registrado lecturas de niveles freáticos desde 1980 a 2008, en distintas estaciones del año. El área de estudio se dividió en cuatro sub-zonas, cada una de ellas abastecida por un canal matriz de riego. La serie existente de lecturas de NF permitió elaborar planos estacionales de isohipsas e isobatas medias. Se definieron indicadores de factor de reacción freática (FRF) y de eficiencia del sistema (IES); además, se elaboraron planos de isolíneas y tablas de salinidad (conductividad eléctrica) media del agua subterránea. El análisis de los registros recopilados muestra la dirección del flujo de agua subterránea "noroeste-sureste", isohipsas con un gradiente medio de 1,54 m.Km-1 y nivel freático (NF) con una profundidad mínima media de 1.31 m. La evidencia de zonas de recarga de agua subterránea posibilita, junto a los otros planos, una rápida identificación de zonas vulnerables al ascenso del NF. El FRF permitió establecer que se incorpora al área cultivada de Alvear-Bowen un volumen de 3,7 veces más agua que la requerida por los cultivos y que el IES es del 27%. En primavera, el riego representa el 66% del volumen incorporado a la zona mientras que las precipitaciones representan el 34 % y la superficie con NF de hasta 1,0 m de profundidad es 4,8 veces mayor al promedio del área afectada en las demás estaciones. Los resultados brindan una fuente de información actualizada para la planificación del uso del suelo en la zona, para la operación del sistema de riego y para la implementación y priorización de planes de mejora en la infraestructura.

Rentabilidad de la actividad conjunta de recría y engorde a corral de bovinos para carne en la provincia de Mendoza, Argentina

Se determinó la factibilidad económica de la actividad conjunta de recría y engorde a corral de bovinos para carne en la provincia de Mendoza, postulando la hipótesis que la rentabilidad del engorde a corral puede mejorar al integrarse con la recría. Las alternativas analizadas fueron: a) riego superficial y confección de rollos de alfalfa con contratista (alternativa 1.1) o con maquinaria propia (alternativa 1.2) y b) riego por aspersión con cañón regador y confección de rollos de alfalfa con contratista (alternativa 2.1) o con maquinaria propia (alternativa 2.2). Los precios usados para valorizar inversiones, gastos operativos e ingresos fueron los vigentes en abril de 2011. Fue determinada la cantidad de animales por año necesarios para alcanzar rentabilidad en dichas alternativas, con y sin la percepción de la compensación provincial. Se estimó la tasa interna de retorno, considerándose una tasa de interés anual del 12% como costo de oportunidad del capital. La rentabilidad del engorde a corral mejoró al integrarse con la recría. La unidad económica en la actividad conjunta varió entre 446 (alternativa 1.1, con compensación) y 708 animales por año (alternativa 2.2, sin compensación). Los equipos para confección de rollos de alfalfa y riego proporcionan beneficios directos: autonomía en la confección de rollos y mayor eficiencia de riego, e indirectos: ingresos adicionales por la prestación del servicio de confección de rollos a terceros.

Tecnología e incertidumbre en la práctica del riego en la provincia de Córdoba

En el presente trabajo se busca caracterizar a los regantes de Río Segundo, Córdoba, en términos comparativos y en vinculación con la tecnología. Se trata de pequeños y medianos productores localizados en el Espinal cordobés, límite de la región pampeana argentina, que se dedican a la agricultura extensiva de cereales y oleaginosas utilizando riego suplementario con agua subterránea. El objeto de estudio se aborda considerando que las lógicas de conocimiento atraviesan la producción y que el crecimiento de la incertidumbre es impulsado por la práctica de la innovación y la búsqueda de eficiencia. La gestión profesionalizada de la producción que lleva a la planificación de las actividades productivas en base a la reflexión permanente, revela la necesidad de conocer aquello que aún no se conoce, lo cual está en relación directa con la incertidumbre y con una mayor toma conciencia de los riesgos, tanto climáticos como económicos que se vinculan con la producción. Para alcanzar los objetivos propuestos se utilizó una metodología cualitativa basada en el trabajo de campo, la realización de entrevistas en profundidad y un marco interpretativo crítico complementado con elementos de la teoría social del riesgo.

Estado, banca y crédito agrícola en Sinaloa y Sonora : El Banco de Sinaloa y el Banco Agrícola Sonorense, 1933-1976

En el Noroeste de México el incremento en la productividad agrícola entre los años de 1940 y 1970, fue debido a la expansión de las tierras de cultivo, el uso de fertilizantes y semillas mejoradas, la mecanización, la mayor disponibilidad de créditos, a los sistemas de irrigación y el mejoramiento de las carreteras. Así como la importante intervención del Estado mexicano al implementar políticas de inversión con el apoyo de agencias internacionales de desarrollo, y otorgar facilidades de crédito para el desarrollo de la agricultura a través de la creación de bancos agrícolas oficiales y las facilidades para la constitución de bancos privados comerciales.Después de la desarticulación de la banca en México debido a la revolución, se avanzó con pasos firmes en la reestructuración del sistema bancario con la creación de una nueva legislación bancaria, la fundación del Banco de México y la Comisión Nacional Bancaria en 1924; Banco Nacional de Crédito Agrícola (1926), el Banco Nacional de Crédito Ejidal (1935), el Banco Nacional de Comercio Exterior (1937) y el Banco Nacional Agropecuario (1965), que dieron apoyo financiero a los pequeños agricultores y ejidatarios. Los principales agricultores de Sinaloa y Sonora en colaboración con el gobierno federal a través de la Comisión Monetaria y el Banco de México fundaron el Banco de Sinaloa y el Banco Agrícola Sonorense en 1933. Explicar el impacto que tuvieron estas instituciones financieras en el crédito agrícola de Sinaloa y Sonora será el objetivo central de este trabajo.

Tecnología e incertidumbre en la práctica del riego en la provincia de Córdoba

En el presente trabajo se busca caracterizar a los regantes de Río Segundo, Córdoba, en términos comparativos y en vinculación con la tecnología. Se trata de pequeños y medianos productores localizados en el Espinal cordobés, límite de la región pampeana argentina, que se dedican a la agricultura extensiva de cereales y oleaginosas utilizando riego suplementario con agua subterránea. El objeto de estudio se aborda considerando que las lógicas de conocimiento atraviesan la producción y que el crecimiento de la incertidumbre es impulsado por la práctica de la innovación y la búsqueda de eficiencia. La gestión profesionalizada de la producción que lleva a la planificación de las actividades productivas en base a la reflexión permanente, revela la necesidad de conocer aquello que aún no se conoce, lo cual está en relación directa con la incertidumbre y con una mayor toma conciencia de los riesgos, tanto climáticos como económicos que se vinculan con la producción. Para alcanzar los objetivos propuestos se utilizó una metodología cualitativa basada en el trabajo de campo, la realización de entrevistas en profundidad y un marco interpretativo crítico complementado con elementos de la teoría social del riesgo.

Estado, banca y crédito agrícola en Sinaloa y Sonora : El Banco de Sinaloa y el Banco Agrícola Sonorense, 1933-1976

En el Noroeste de México el incremento en la productividad agrícola entre los años de 1940 y 1970, fue debido a la expansión de las tierras de cultivo, el uso de fertilizantes y semillas mejoradas, la mecanización, la mayor disponibilidad de créditos, a los sistemas de irrigación y el mejoramiento de las carreteras. Así como la importante intervención del Estado mexicano al implementar políticas de inversión con el apoyo de agencias internacionales de desarrollo, y otorgar facilidades de crédito para el desarrollo de la agricultura a través de la creación de bancos agrícolas oficiales y las facilidades para la constitución de bancos privados comerciales.Después de la desarticulación de la banca en México debido a la revolución, se avanzó con pasos firmes en la reestructuración del sistema bancario con la creación de una nueva legislación bancaria, la fundación del Banco de México y la Comisión Nacional Bancaria en 1924; Banco Nacional de Crédito Agrícola (1926), el Banco Nacional de Crédito Ejidal (1935), el Banco Nacional de Comercio Exterior (1937) y el Banco Nacional Agropecuario (1965), que dieron apoyo financiero a los pequeños agricultores y ejidatarios. Los principales agricultores de Sinaloa y Sonora en colaboración con el gobierno federal a través de la Comisión Monetaria y el Banco de México fundaron el Banco de Sinaloa y el Banco Agrícola Sonorense en 1933. Explicar el impacto que tuvieron estas instituciones financieras en el crédito agrícola de Sinaloa y Sonora será el objetivo central de este trabajo.