Effects of soil conditions and drought on egg hatching and larval survival of the clover root weevil (Sitona lepidus)

Soil-dwelling insect herbivores are significant pests in many managed ecosystems. Because eggs and larvae are difficult to observe, mathematical models have been developed to predict life-cycle events occurring in the soil. To date, these models have incorporated very little empirical information about how soil and drought conditions interact to shape these processes. This study investigated how soil temperature (10, 15, 20 and 25 °C), water content (0.02 (air dried), 0.10 and 0.25 g g−1) and pH (5, 7 and 9) interactively affected egg hatching and early larval lifespan of the clover root weevil (Sitona lepidus Gyllenhal, Coleoptera: Curculionidae). Eggs developed over 3.5 times faster at 25 °C compared with 10 °C (hatching after 40.1 and 11.5 days, respectively). The effect of drought on S. lepidus eggs was investigated by exposing eggs to drought conditions before wetting the soil (2–12 days later) at four temperatures. No eggs hatched in dry soil, suggesting that S. lepidus eggs require water to remain viable. Eggs hatched significantly sooner in slightly acidic soil (pH 5) compared with soils with higher pH values. There was also a significant interaction between soil temperature, pH and soil water content. Egg viability was significantly reduced by exposure to drought. When exposed to 2–6 days of drought, egg viability was 80–100% at all temperatures but fell to 50% after 12 days exposure at 10 °C and did not hatch at all at 20 °C and above. Drought exposure also increased hatching time of viable eggs. The effects of soil conditions on unfed larvae were less influential, except for soil temperature which significantly reduced larval longevity by 57% when reared at 25 °C compared with 10 °C (4.1 and 9.7 days, respectively). The effects of soil conditions on S. lepidus eggs and larvae are discussed in the context of global climate change and how such empirically based information could be useful for refining existing mathematical models of these processes.

Evaluation of water properties in HEA–HEMA hydrogels swollen in aqueous-PEG solutions using thermoanalytical techniques

Hydrogels are polymeric materials used in many pharmaceutical and biomedical applications due to their ability to form 3D hydrophilic polymeric networks, which can absorb large amounts of water. In the present work, polyethylene glycols (PEG) were introduced into the hydrogel liquid phase in order to improve the mechanical properties of hydrogels composed of 2-hydroxyethylacrylate and 2-hydroxyethylmethacrylate (HEA–HEMA) synthesized with different co-monomer compositions and equilibrated in water or in 20 % water–PEG 400 and 600 solutions. The thermoanalytical techniques [differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetry (TG)] were used to evaluate the amount and properties of free and bound water in HEA–HEMA hydrogels. The internal structure and the mechanical properties of hydrogels were studied using scanning electron microscopy and friability assay. TG “loss-on-drying” experiments were applied to study the water-retention properties of hydrogels, whereas the combination of TG and DSC allowed estimating the total amount of freezable and non-freezing water in hydrogels. The results show that the addition of viscous co-solvent (PEG) to the liquid medium results in significant improvement of the mechanical properties of HEA–HEMA hydrogels and also slightly retards the water loss from the hydrogels. A redistribution of free and bound water in the hydrogels equilibrated in mixed solutions containing 20 vol% of PEGs takes place.

A tillering inhibition gene influences root-shoot carbon partitioning and pattern of water use to improve wheat productivity in rainfed environments

Genetic modification of shoot and root morphology has potential to improve water and nutrient 19 uptake of wheat crops in rainfed environments. Near-isogenic lines (NILs) varying for a tillering 20 inhibition (tin) gene and representing multiple genetic backgrounds were investigated in contrasting 21 controlled environments for shoot and root growth. Leaf area, shoot and root biomass were similar 22 until tillering whereupon reduced tillering in tin-containing NILs produced reductions of up to 60% in 23 total leaf area and biomass, and increases in total root length of up to 120% and root biomass to 24 145%. Together, root-to-shoot ratio increased two-fold with the tin gene. The influence of tin on shoot 25 and root growth was greatest in the cv. Banks genetic background, particularly in the biculm-selected 26 NIL, and was typically strongest in cooler environments. A separate de-tillering study confirmed 27 greater root-to-shoot ratios with regular tiller removal in non-tin containing genotypes. In validating 28 these observations in a rainfed field study, the tin allele had a negligible effect on seedling growth but 29 was associated with significantly (P<0.05) reduced tiller number (-37%), leaf area index (-26%) and 30 spike number (-35%) to reduce plant biomass (-19%) at anthesis. Root biomass, root-to-shoot ratio at 31 early stem elongation and root depth at maturity were increased in tin-containing NILs. Soil water use 32 was slowed in tin-containing NILs resulting in greater water availability, greater stomatal 33 conductance, cooler canopy temperatures and maintenance of green leaf area during grain-filling. 34 Together these effects contributed to increases in harvest index and grain yield. In both the controlled 35 and field environments, the tin gene was commonly associated with increased root length and biomass 36 but the significant influence of genetic background and environment suggests careful assessment of 37 tin-containing progeny in selection for genotypic increases in root growth.

The land-atmosphere water flux in the tropics

Tropical vegetation is a major source of global land surface evapotranspiration, and can thus play a major role in global hydrological cycles and global atmospheric circulation. Accurate prediction of tropical evapotranspiration is critical to our understanding of these processes under changing climate. We examined the controls on evapotranspiration in tropical vegetation at 21 pan-tropical eddy covariance sites, conducted a comprehensive and systematic evaluation of 13 evapotranspiration models at these sites, and assessed the ability to scale up model estimates of evapotranspiration for the test region of Amazonia. Net radiation was the strongest determinant of evapotranspiration (mean evaporative fraction was 0.72) and explained 87% of the variance in monthly evapotranspiration across the sites. Vapor pressure deficit was the strongest residual predictor (14%), followed by normalized difference vegetation index (9%), precipitation (6%) and wind speed (4%). The radiation-based evapotranspiration models performed best overall for three reasons: (1) the vegetation was largely decoupled from atmospheric turbulent transfer (calculated from X decoupling factor), especially at the wetter sites; (2) the resistance-based models were hindered by difficulty in consistently characterizing canopy (and stomatal) resistance in the highly diverse vegetation; (3) the temperature-based models inadequately captured the variability in tropical evapotranspiration. We evaluated the potential to predict regional evapotranspiration for one test region: Amazonia. We estimated an Amazonia-wide evapotranspiration of 1370 mm yr(-1), but this value is dependent on assumptions about energy balance closure for the tropical eddy covariance sites; a lower value (1096 mm yr(-1)) is considered in discussion on the use of flux data to validate and interpolate models.

Dinâmica da água no solo em cultivos de milho sob plantio direto e preparo convencional

A dinâmica da água em sistema de plantio direto (PD) é alterada em relação ao preparo convencional (PC) devido a modificações na estrutura do solo e a presença de palha na superfície. Para avaliar estas diferenças foram conduzidos experimentos de campo, em 2001/02 e 2002/03, em Eldorado do Sul, RS. O objetivo geral foi quantificar alterações físico-hídricas no perfil e na superfície do solo em PD e PC, com ênfase na dinâmica da água e respostas das plantas de milho. Os sistemas de manejo do solo foram implantados na área em 1995. Foram avaliadas propriedades físicas, a movimentação e a armazenagem de água no solo. Mediu-se a infiltração e a capacidade de campo e monitorou-se a dinâmica da água durante o ciclo da cultura, enfocando a secagem do solo e a extração de água em períodos sem precipitação. Nestes períodos também foi determinada a evaporação da água na superfície e avaliadas respostas das plantas. Os efeitos do plantio direto se evidenciaram nas camadas de solo próximas à superfície. A mesoporosidade foi a propriedade física mais afetada, apresentando uma distribuição exponencial de mesoporos no plantio direto, enquanto no preparo convencional a mesma se aproximou de uma curva normal. Em geral, a condutividade hidráulica, a retenção e a disponibilidade de água foram mais elevadas em plantio direto, principalmente, próximo à superfície. O solo em PD também apresentou maior umidade volumétrica com menor energia de retenção, resultando em redução no avanço da frente de secagem do solo e extração de água. A evaporação também foi maior em PD, demonstrando que a maior umidade no solo em plantio direto se deve ao aumento na capacidade de armazenagem de água. O aprofundamento radicular foi sempre maior no preparo convencional. O plantio direto altera propriedades físicas ligadas à dinâmica da água, proporcionando maior disponibilidade hídrica no solo ao longo do tempo.

GPS receivers for georeferencing of spatial variability of soil attributes

A caracterização da variabilidade espacial dos atributos do solo é indispensável para subsidiar práticas agrícolas de maneira sustentável. A utilização da geoestatística para caracterizar a variabilidade espacial desses atributos, como a resistência mecânica do solo à penetração (RP) e a umidade gravimétrica do solo (UG), é, hoje, prática usual na agricultura de precisão. O resultado da análise geoestatística é dependente da densidade amostral e de outros fatores, como o método de georreferencimento utilizado. Desta forma, o presente trabalho teve como objetivo comparar dois métodos de georreferenciamento para a caracterização da variabilidade espacial da RP e da UG, bem como a correlação espacial dessas variáveis. Foi implantada uma malha amostral de 60 pontos, espaçados em 20 m. Para as medições da RP, utilizou-se de penetrógrafo eletrônico e, para a determinação da UG, utilizou-se de trado holandês (profundidade de 0,0-0,1 m). As amostras foram georreferenciadas, utilizando-se do método de Posicionamento por Ponto Simples (PPS), com de (retirar) receptor GPS de navegação, e Posicionamento Relativo Semicinemático, com receptor GPS geodésico L1. Os resultados indicaram que o georreferenciamento realizado pelo PPS não interferiu na caracterização da variabilidade espacial da RP e da UG, assim como na estrutura espacial da relação dos atributos.

Test of a microlysimeter for measurement of soil evaporation

A quantificação da evaporação do solo é requerida em estudos de balanço hídrico de culturas e em aplicações que visam a aumentar a eficiência do uso da água pelos cultivos. O objetivo deste trabalho foi testar um modelo de microlisímetro (ML) para medir a evaporação do solo em condições irrigada e não irrigada. Os MLs foram construídos utilizando tubos de PVC rígido, medindo 100 mm de diâmetro interno, 150 mm de profundidade e 2,5 mm de espessura da parede. Quatro MLs foram assentados sobre a superfície de dois lisímetros de pesagem de alta precisão conduzidos com solo nu, previamente instalados no Iapar, em Londrina-PR. Os lisímetros tinham dimensões de 1,4 m de largura, 1,9 m de comprimento e 1,3 m de profundidade, e estavam sendo conduzidos com e sem irrigação. A evaporação medida nos MLs (E ML) foi comparada com a medida nos lisímetros (E L), durante quatro períodos do ano. As diferenças entre E ML e E L foram mínimas para condições de baixa e elevada demanda atmosférica, e também para condições de solo irrigado ou não irrigado, indicado que o modelo de ML testado neste trabalho é adequado para medir a evaporação do solo.

Atributos físicos de um Latossolo Vermelho submetido a diferentes usos

The cultivation of the soil causes changes in physical attributes, depending on the intensity of preparation and management. The objective of this work was to evaluate the degree of modification of some physical properties of soil mid the S index, comparing areas of Pasture of grass Tanzania (Panicum maximum) and native forest with an area under maize (Zea mays L.) irrigated bay, a central pivot. The study was conducted in three areas within the Agency of Technology Agribusiness Paulista (APTA) Regional High Mogiana, located in Colina, SP. The experimental design was split plot in a factorial 3 x 3, with 4 replications, where the plots were installed in areas of Cultivation of corn, pasture and forest in the depths 0-0.1 m, 0.1-0.2 m 0.2-0.3 m. The physical attributes of soil were: resistance to penetration (RP), bulk density (Ds), microporosity (Micro), macroporosity (Macro), total volume of pores (VTP) and water retention in soil. The native forest had the best physical condition of soil in all parameters examined. The use of land and pasture with corn altered the physical structure of it, evidenced by the increase in penetration resistance and soil density and, reduction in macroporosity. The level of degradation of the managed soil was considered low, index S (<0035). The replacement of pasture by the corn crop in the soil tillage system provided a conventional mild improvement in soil physical characteristics.

Soil CO2 emission of sugarcane fields as affected by topography

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Qualidade física de um latossolo vermelho férrico sob sistemas de uso e manejo

The soil physical quality is defined as the soil capacity to maintain the sustainable productivity during the years. To assess soil physical quality, attributes were evaluated in the layers of 0.0-0.10, 0.10-0.20, 0.20-0.30, 0.30-0.40 m in acrustox. The experimental design was entirely randomized, with four systems of use ( corn, sugar-cane, pasture and native vegetation), four soil depths and four replications. The parameter evaluated were: texture, degree of clay flocculation, soil bulk density, porosity, water retention and "S" parameter. The usage and management systems caused soil physical degradation, being greater in pasture system with intensive usage, with smaller soil physical quality for plants development. The soil physical quality, evaluated by physical attributes, followed the following order: native vegetation > maize > sugar-cane > pasture. The Oxisol, although shows present excellent physical structure and needs an adequate management to prevent excessive compaction.

Carbohydrate Composition and Water-Stable Aggregation of an Oxisol as Affected by Crop Sequence under No-Till

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Atributos físicos de Latossolos adubados durante cinco anos com biossólido

A utilização do biossólido para fins agrícolas tem sido uma alternativa viável para resíduos de origem domiciliar e industrial. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da aplicação de biossólido nos atributos físicos de Latossolo Vermelho distrófico, textura média (LVd), e Latossolo Vermelho eutroférrico argiloso (LVef). Utilizaram-se as doses, acumuladas em 5 anos, de 0,0, 25,0, 47,5 e 50,0 Mg ha-1 de matéria seca de biossólido, incorporadas até 0,1 m com grade. As amostras deformadas foram coletadas no quinto ano, após a colheita do milho, nas camadas de 0,0-0,1, de 0,1-0,2 e de 0,2-0,3 m para determinação da composição granulométrica e matéria orgânica. As amostras indeformadas coletadas com cilindros metálicos de 0,030 m de altura e 0,048 m de diâmetro, também no quinto ano, foram utilizadas para determinação da densidade, porosidade e retenção de água no solo. A macroporosidade foi superior a partir de 47,5 Mg ha-1 e 50,0 Mg ha-1 de biossólido, no LVd e LVef, respectivamente, e a densidade do solo foi inferior na dose de 50,0 Mg ha-1 no LVd de textura média, na camada de 0,0-0,1 m. A aplicação de 50,0 Mg ha-1 de biossólido não alterou a porosidade total, a microporosidade e a retenção de água nos dois solos. O efeito da aplicação do biossólido depende do tipo de solo e da quantidade aplicada.

Water balance in goats subjected to feed restriction

The effect of feed restriction on water balance and nutrient utilization was investigated in individually penned Boer x Saanen kids. Twenty-two male Boer x Saanen kids with an initial average live weight (LW) of 15 kg were used. Seven kids were slaughtered at the beginning of the experiment (reference animals) and the remainders were allocated to one of the three treatments (0, 30 and 60% restriction) and therefore there were five kids per treatment. The feed intake for the 0% restriction treatment animals determined the intake for the animals in the 30 and 60% restriction treatment. When the animals in the 0% restriction treatment group reached 25 kg LW, the animals in the 30 and 60% restriction treatment groups were also slaughtered. There was a negative relationship between DMI and water intake. The digestibility coefficients for DM, OM, carbohydrates, ash, ether extract, energy, NDF, ADF and lignin did not differ between treatments, whereas the digestibility coefficient for CP was different between treatment groups. The highest metabolic water production was in animals in the 0% restriction treatment group. No significant differences were observed in the composition of gastro-intestinal tract contents of the goats in the different treatments. Lower water retention was found in the animals in the 60% restriction treatment group. The study showed that feed restriction affected water intake, CP digestibility and water retention in the body of the kid goats. This experiment demonstrated that DM:water intake ratio changed when severe feed restriction was applied (60% restriction) and water was freely available. It shows a different pattern of behaviour of penned goats, particularly if feed intake is restricted and perhaps caution is needed to extrapolate results from nutritional and physiological trials in pens to goats at pasture. (c) 2005 Elsevier BX All rights reserved.

Spatial variability of soil penetration resistance influenced by season of sampling

O objetivo deste trabalho foi analizar a distribuição espacial da compactação do solo e a influência da umidade do solo na resistência à penetração. Esta última variável foi descrita pelo índice de cone. O solo estudado foi Nitossolo e os dados de índice de cone foram obtidos usando um penetrômetro. A resistência do solo foi avaliada a 5 profundidades diferentes, 0-10 cm, 10-20 cm, 20-30 cm, 30-40 cm e mais de 40 cm, porém o conteúdo de umidade do solo foi medido a 0-20 cm e 20-40 cm. As condições hídricas do solo variaram nas diferentes amostragems. Os coeficientes de variação para o índice de cone foram 16,5% a 45,8% e os do conteúdo de umidade do solo variaram entre 8,96% e 21,38%. Os resultados sugeriram elevada correlação entre a resistência do solo, estimada pelo índice de cone e a profundidade do solo. Sem embargo, a relação esperada com a umidade do solo não foi apreciada. Observou-se dependência espacial em 31 de 35 séries de dados de índice de cone e umidade do solo. Esta dependência foi ajustada por modelos exponenciais com efeito pepita variável de 0 a 90% o valor do patamar. em séries de dados o comportamento foi aleatório. Portanto, a técnica das distâncias inversas foi utilizada para cartografar a distribuição das variáveis que não tiveram estrutura espacial. Na krigagem constatou-se uma suavização dos mapas comparados com esses das distâncias inversas. A krigagem indicadora foi utilizada para cartografar a variabilidade espacial do índice de cone e recomendar melhor manejo do solo.

Efficacy of herbicides applied to Digitaria horizontalis plants under different water conditions

Este projeto objetivou relacionar a eficiência de controle de herbicidas inibidores da ACCase aplicados em pós-emergência em plantas de Digitaria horizontalis submetidas a diferentes teores de água no solo. Os experimentos foram conduzidos em casa de vegetação, com a aplicação de três diferentes herbicidas (fluazifop-p-butil, haloxyfop-methyl e sethoxydim + óleo mineral Assist). O delineamento experimental utilizado para cada herbicida foi inteiramente casualizado, com quatro repetições, constituído de um fatorial 3 x 4, sendo a combinação de três manejos hídricos (-0,03, 0,07 e -1,5 MPa) e quatro doses desses produtos (100, 50, 25 e 0% da dose recomendada). A aplicação dos herbicidas foi feita em dois estádios vegetativos: 4-6 folhas e 2-3 perfilhos. As avaliações visuais de fitotoxicidade foram realizadas aos 14 dias após a aplicação e avaliou-se a matéria seca das plantas ao final do estudo. A eficiência de controle não foi influenciada pelos manejos hídricos quando se aplicou a dose recomendada de todos os herbicidas na fase inicial de desenvolvimento das plantas (estádio de 4-6 folhas). em aplicações tardias (estádio de 2-3 perfilhos), as plantas mantidas sob estresse hídrico apresentaram menor fitotoxicidade.