Caracterització de metabòlits produïts per soques de "Pseudomonas fluorescens" efectives en el control biològic de fongs fitopatògens

El principal objectiu d'aquest treball ha estat estudiar la producció de metabòlits amb activitat antibiòtica per soques de l'espècie Pseudomonas fluorescens de la col·lecció EPS, i també avaluar la seva potencialitat com a agents de biocontrol. Es va disposar també de diverses soques de P. fluorescens, cedides per altres investigadors, que van utilitzar-se com a referència perquè algunes són actives en control biològic i produeixen metabòlits secundaris d'interès en el biocontrol de malalties de plantes. La present memòria s'estructura en cinc capítols, que són, introducció al control biològic, descripció de l'etapa de selecció de soques i cerca dels metabòlits produïts, estudi de la producció d'HCN per la soca EPS288, estudi de la producció de l'antibiòtic 2,4-diacetilfloroglucinol (DAPG), i finalment, el darrer capítol, on s'ha estudiat la producció de DAPG sobre material vegetal i la capacitat de colonitzar arrels per diverses soques d'interès. En l'etapa de prospecció, va demostrar-se que un 37% del total de les soques de la col·lecció EPS produïen HCN, totes de l'espècie P. fluorescens, i un 90% d'aquestes provenien de les arrels de plantes. Es va confirmar la producció dels metabòlits secundaris 2,4-diacetilfloroglucinol, àcid fenazina-1-carboxílic, i pirrolnitrina, per diverses soques de la col·lecció EPS seleccionades mitjançant tècniques moleculars. Així, de la col·lecció EPS, les soques EPS317 i EPS808 produeixen DAPG, la EPS263 àcid fenazina-1-carboxílic i pirrolnitrina i, EPS894, EPS895, EPS945 produeixen àcid fenazina-1-carboxílic. La producció d'HCN es va estudiar més exhaustivament en la soca EPS288, seleccionada per la seva activitat antifúngica i candidata a agent de biocontrol contra Stemphylium vesicarium, causant de la estemfiliosi de la perera, i contra Penicillium expansum, causant de la podridura blava en conservació de fruita a postcollita. Per aquest estudi, es va dissenyar i validar un sistema per recollir l'HCN a partir de cultius en medi líquid. S'ha demostrat que la temperatura d'incubació, la concentració cel·lular de sembra i la composició del medi de cultiu afectaven a la producció d'HCN. Els medis complexos i la glicina n'afavorien la síntesi i la font de carboni no afectava. La soca EPS288 va produir més HCN que P. fluorescens CHA0, soca de referència productora d'HCN i descrita com a activa en processos de biocontrol de fongs fitopatògens. En l'estudi de la producció de DAPG, les soques de la col·lecció EPS i de referència, es van comparar en diversos medis de cultiu estudiant l'efecte de la complexitat i consistència del medi, i l'addició de ferro o de glucosa. Va demostrar-se que la producció de DAPG depèn principalment de la soca i de les característiques del medi de cultiu. La glucosa estimula la producció, mentre que el ferro pràcticament no afecta, i en general, el medi sòlid i complex estimula la producció de DAPG. Tanmateix, aquests efectes varien en alguna de les soques assajades donant lloc a comportaments singulars. En el seguiment del creixement amb un sistema automàtic es va comprovar que la velocitat específica de creixement i la concentració cel·lular assolida al final del cultiu, estaven condicionades per la composició del medi de cultiu. En les proves d'antagonisme vers fitopatògens que foren seleccionats com a indicadors, va observar-se que tant l'antagonisme in vitro com la inhibició d'infeccions sobre material vegetal estaven parcialment relacionades amb la producció dels metabòlits secundaris estudiats. La promoció del creixement de portaempelts per aquestes soques depenia de la soca i de l'hoste, però no es pogué establir una relació causa-efecte amb el metabòlits produïts. També es va comprovar que algunes de les soques podien sobreviure en ferides de pomes i de peres, on produïren DAPG. Mutants resistents a rifampicina de diverses soques de la col·lecció EPS i de referència es van inocular en llavors de pomera i de tomatera que es van sembrar i incubar en condicions controlades. Es va fer el seguiment de la població bacteriana total i resistent a rifampicina present a les arrels durant 72 dies. Totes les soques van colonitzar les arrels de les plantes, mantenint una elevada població durant 37 dies, cap d'elles va estimular el creixement ni mostrar efectes fitotòxics, no afectant tampoc signicativament a la població bacteriana espontània de les arrels. La soca EPS808, una de les seleccionades pel treball, va aconseguir uns nivells de producció de DAPG, una velocitat de creixement i una supervivència relativa a les arrels similar a altres soques de referència descrites com a bons agents de biocontrol. En conseqüència, se la considera una candidata a agent de biocontrol que hauria de ser objecte de futurs estudis d'eficàcia.

Procés de destintatge del paper per flotació. Avaluació de l'eficàcia de l'eliminació de tinta

La tesi doctoral presentada té com a objectius principals l'estudi de les etapes fonamentals de desintegració i flotació en un procés de destintatge de papers vell de qualitats elevades per a poder millorar l'eficàcia d'aquestes etapes clau. Conté una revisió teòrica completa i molt actualitzada del procés de desintegració i flotació tant a nivell macroscòpic com microscòpic. La metodologia de treball en el laboratori, la posada a punt dels aparells, així com les anàlisis efectuades per a valorar la resposta del procés (anàlisi de blancor, anàlisi d'imatge i anàlisi de la concentració efectiva de tinta residual) estan descrites en el capítol de material i mètodes. La posada en marxa permet obtenir unes primeres conclusions respecte la necessitat de treballar amb una matèria primera homogènia i respecte la no significació de la temperatura de desintegració dins l'interval de treball permès al laboratori (20-50°C). L'anàlisi de les variables mecàniques de desintegració: consistència de desintegració (c), velocitat d'agitació en la desintegració (N) i temps de desintegració (t), permet de discernir que la consistència de desintegració és una variable fonamental. El valor de consistència igual al 10% marca el límit d'existència de les forces d'impacte mecànic en la suspensió fibrosa. A consistències superiors, les forces viscoses i d'acceleració dominen l'etapa de desintegració. Existeix una interacció entre la consistència i el temps de desintegració, optimitzant-se aquesta darrera variable en funció del valor de la consistència. La velocitat d'agitació és significativa només per a valors de consistència de desintegració inferiors al 10%. En aquests casos, incrementar el valor de N de 800 a 1400 rpm representa una disminució de 14 punts en el factor de destintabilitat. L'anàlisi de les variables químiques de desintegració: concentració de silicat sòdic (% Na2SiO3), peròxid d'hidrogen (% H2O2) i hidròxid sòdic (% Na2OH), proporciona resultats força significatius. El silicat sòdic presenta un efecte altament dispersant corroborat per les corbes de distribució dels diàmetres de partícula de tinta obtingudes mitjançant anàlisi d'imatges. L'hidròxid sòdic també presenta un efecte dispersant tot i que no és tant important com el del silicat sòdic. Aquests efectes dispersants són deguts principalment a l'increment de les repulsions electrostàtiques que aporten a la suspensió fibrosa aquests reactius químics fent disminuir l'eficàcia d'eliminació de l'etapa de flotació. El peròxid d'hidrogen utilitzat generalment com agent blanquejant, actua en aquests casos com a neutralitzador dels grups hidroxil provinents tant del silicat sòdic com de l'hidròxid sòdic, disminuint la repulsió electrostàtica dins la suspensió. Amb l'anàlisi de les variables hidrodinàmiques de flotació: consistència de flotació (c), velocitat d'agitació durant la flotació (N) i cabal d'aire aplicat (q), s'aconsegueix la seva optimització dins el rang de treball permès al laboratori. Valors elevats tant de la velocitat d'agitació com del cabal d'aire aplicat durant la flotació permeten eliminar majors quantitats de tinta. La consistència de flotació assoleix valors òptims depenent de les condicions de flux dins la cel·la de flotació. Les metodologies d'anàlisi emprades permeten obtenir diferents factors de destintabilitat. Entre aquests factors existeix una correlació important (determinada pels coeficients de correlació de Pearson) que permet assegurar la utilització de la blancor com a paràmetre fonamental en l'anàlisi del destintatge de papers vells, sempre i quan es complementi amb anàlisis d'imatge o bé amb anàlisi de la concentració efectiva de tinta residual. S'aconsegueixen expressions empíriques tipus exponencial que relacionen aquests factors de destintabilitat amb les variables experimentals. L' estudi de les cinètiques de flotació permet calcular les constants cinètiques (kBlancor, kERIC, kSupimp) en funció de les variables experimentals, obtenint un model empíric de flotació que relacionant-lo amb els paràmetres microscòpics que afecten realment l'eliminació de partícules de tinta, deriva en un model fonamental molt més difícil d'interpretar. Mitjançant l'estudi d'aquestes cinètiques separades per classes, també s'aconsegueix determinar que l'eficàcia d'eliminació de partícules de tinta és màxima si el seu diàmetre equivalent és superior a 50 μm. Les partícules amb diàmetres equivalents inferiors a 15 μm no són eliminades en les condicions de flotació analitzades. Es pot dir que és físicament impossible eliminar partícules de tinta de diàmetres molt diferents amb la mateixa eficiència i sota les mateixes condicions de treball. El rendiment del procés analitzat en funció de l'eliminació de sòlids per l'etapa de flotació no ha presentat relacions significatives amb cap de les variables experimentals analitzades. Únicament es pot concloure que addicionar quantitats elevades de silicat sòdic provoca una disminució tant de sòlids com de matèria inorgànica presents en les escumes de flotació.

Variable mixed-mode delamination in composite laminates under fatigue conditions: testing & analysis

La majoria de les fallades en elements estructurals són degudes a càrrega per fatiga. En conseqüència, la fatiga mecànica és un factor clau per al disseny d'elements mecànics. En el cas de materials compòsits laminats, el procés de fallada per fatiga inclou diferents mecanismes de dany que resulten en la degradació del material. Un dels mecanismes de dany més importants és la delaminació entre capes del laminat. En el cas de components aeronàutics, les plaques de composit estan exposades a impactes i les delaminacions apareixen facilment en un laminat després d'un impacte. Molts components fets de compòsit tenen formes corbes, superposició de capes i capes amb diferents orientacions que fan que la delaminació es propagui en un mode mixt que depen de la grandària de la delaminació. És a dir, les delaminacions generalment es propaguen en mode mixt variable. És per això que és important desenvolupar nous mètodes per caracteritzar el creixement subcrític en mode mixt per fatiga de les delaminacions. El principal objectiu d'aquest treball és la caracterització del creixement en mode mixt variable de les delaminacions en compòsits laminats per efecte de càrregues a fatiga. Amb aquest fi, es proposa un nou model per al creixement per fatiga de la delaminació en mode mixt. Contràriament als models ja existents, el model que es proposa es formula d'acord a la variació no-monotònica dels paràmetres de propagació amb el mode mixt observada en diferents resultats experimentals. A més, es du a terme un anàlisi de l'assaig mixed-mode end load split (MMELS), la característica més important del qual és la variació del mode mixt a mesura que la delaminació creix. Per a aquest anàlisi, es tenen em compte dos mètodes teòrics presents en la literatura. No obstant, les expressions resultants per l'assaig MMELS no són equivalents i les diferències entre els dos mètodes poden ser importants, fins a 50 vegades. Per aquest motiu, en aquest treball es porta a terme un anàlisi alternatiu més acurat del MMELS per tal d'establir una comparació. Aquest anàlisi alternatiu es basa en el mètode dels elements finits i virtual crack closure technique (VCCT). D'aquest anàlisi en resulten importants aspectes a considerar per a la bona caracterització de materials utilitzant l'assaig MMELS. Durant l'estudi s'ha dissenyat i construït un utillatge per l'assaig MMELS. Per a la caracterització experimental de la propagació per fatiga de delaminacions en mode mixt variable s'utilitzen diferents provetes de laminats carboni/epoxy essencialment unidireccionals. També es du a terme un anàlisi fractogràfic d'algunes de les superfícies de fractura per delaminació. Els resultats experimentals són comparats amb les prediccions del model proposat per la propagació per fatiga d'esquerdes interlaminars.

Application of modal interval analysis to the simulation of the behaviour of dynamic systems with uncertain parameters

Els models matemàtics quantitatius són simplificacions de la realitat i per tant el comportament obtingut per simulació d'aquests models difereix dels reals. L'ús de models quantitatius complexes no és una solució perquè en la majoria dels casos hi ha alguna incertesa en el sistema real que no pot ser representada amb aquests models. Una forma de representar aquesta incertesa és mitjançant models qualitatius o semiqualitatius. Un model d'aquest tipus de fet representa un conjunt de models. La simulació del comportament de models quantitatius genera una trajectòria en el temps per a cada variable de sortida. Aquest no pot ser el resultat de la simulació d'un conjunt de models. Una forma de representar el comportament en aquest cas és mitjançant envolupants. L'envolupant exacta és complete, és a dir, inclou tots els possibles comportaments del model, i correcta, és a dir, tots els punts dins de l'envolupant pertanyen a la sortida de, com a mínim, una instància del model. La generació d'una envolupant així normalment és una tasca molt dura que es pot abordar, per exemple, mitjançant algorismes d'optimització global o comprovació de consistència. Per aquesta raó, en molts casos s'obtenen aproximacions a l'envolupant exacta. Una aproximació completa però no correcta a l'envolupant exacta és una envolupant sobredimensionada, mentre que una envolupant correcta però no completa és subdimensionada. Aquestes propietats s'han estudiat per diferents simuladors per a sistemes incerts.

Modelling, control and supervision for a class of hybrid systems

The aim of this thesis is to narrow the gap between two different control techniques: the continuous control and the discrete event control techniques DES. This gap can be reduced by the study of Hybrid systems, and by interpreting as Hybrid systems the majority of large-scale systems. In particular, when looking deeply into a process, it is often possible to identify interaction between discrete and continuous signals. Hybrid systems are systems that have both continuous, and discrete signals. Continuous signals are generally supposed continuous and differentiable in time, since discrete signals are neither continuous nor differentiable in time due to their abrupt changes in time. Continuous signals often represent the measure of natural physical magnitudes such as temperature, pressure etc. The discrete signals are normally artificial signals, operated by human artefacts as current, voltage, light etc. Typical processes modelled as Hybrid systems are production systems, chemical process, or continuos production when time and continuous measures interacts with the transport, and stock inventory system. Complex systems as manufacturing lines are hybrid in a global sense. They can be decomposed into several subsystems, and their links. Another motivation for the study of Hybrid systems is the tools developed by other research domains. These tools benefit from the use of temporal logic for the analysis of several properties of Hybrid systems model, and use it to design systems and controllers, which satisfies physical or imposed restrictions. This thesis is focused in particular types of systems with discrete and continuous signals in interaction. That can be modelled hard non-linealities, such as hysteresis, jumps in the state, limit cycles, etc. and their possible non-deterministic future behaviour expressed by an interpretable model description. The Hybrid systems treated in this work are systems with several discrete states, always less than thirty states (it can arrive to NP hard problem), and continuous dynamics evolving with expression: with Ki ¡ Rn constant vectors or matrices for X components vector. In several states the continuous evolution can be several of them Ki = 0. In this formulation, the mathematics can express Time invariant linear system. By the use of this expression for a local part, the combination of several local linear models is possible to represent non-linear systems. And with the interaction with discrete events of the system the model can compose non-linear Hybrid systems. Especially multistage processes with high continuous dynamics are well represented by the proposed methodology. Sate vectors with more than two components, as third order models or higher is well approximated by the proposed approximation. Flexible belt transmission, chemical reactions with initial start-up and mobile robots with important friction are several physical systems, which profits from the benefits of proposed methodology (accuracy). The motivation of this thesis is to obtain a solution that can control and drive the Hybrid systems from the origin or starting point to the goal. How to obtain this solution, and which is the best solution in terms of one cost function subject to the physical restrictions and control actions is analysed. Hybrid systems that have several possible states, different ways to drive the system to the goal and different continuous control signals are problems that motivate this research. The requirements of the system on which we work is: a model that can represent the behaviour of the non-linear systems, and that possibilities the prediction of possible future behaviour for the model, in order to apply an supervisor which decides the optimal and secure action to drive the system toward the goal. Specific problems can be determined by the use of this kind of hybrid models are: - The unity of order. - Control the system along a reachable path. - Control the system in a safe path. - Optimise the cost function. - Modularity of control The proposed model solves the specified problems in the switching models problem, the initial condition calculus and the unity of the order models. Continuous and discrete phenomena are represented in Linear hybrid models, defined with defined eighth-tuple parameters to model different types of hybrid phenomena. Applying a transformation over the state vector : for LTI system we obtain from a two-dimensional SS a single parameter, alpha, which still maintains the dynamical information. Combining this parameter with the system output, a complete description of the system is obtained in a form of a graph in polar representation. Using Tagaki-Sugeno type III is a fuzzy model which include linear time invariant LTI models for each local model, the fuzzyfication of different LTI local model gives as a result a non-linear time invariant model. In our case the output and the alpha measure govern the membership function. Hybrid systems control is a huge task, the processes need to be guided from the Starting point to the desired End point, passing a through of different specific states and points in the trajectory. The system can be structured in different levels of abstraction and the control in three layers for the Hybrid systems from planning the process to produce the actions, these are the planning, the process and control layer. In this case the algorithms will be applied to robotics ¡V a domain where improvements are well accepted ¡V it is expected to find a simple repetitive processes for which the extra effort in complexity can be compensated by some cost reductions. It may be also interesting to implement some control optimisation to processes such as fuel injection, DC-DC converters etc. In order to apply the RW theory of discrete event systems on a Hybrid system, we must abstract the continuous signals and to project the events generated for these signals, to obtain new sets of observable and controllable events. Ramadge & Wonham¡¦s theory along with the TCT software give a Controllable Sublanguage of the legal language generated for a Discrete Event System (DES). Continuous abstraction transforms predicates over continuous variables into controllable or uncontrollable events, and modifies the set of uncontrollable, controllable observable and unobservable events. Continuous signals produce into the system virtual events, when this crosses the bound limits. If this event is deterministic, they can be projected. It is necessary to determine the controllability of this event, in order to assign this to the corresponding set, , controllable, uncontrollable, observable and unobservable set of events. Find optimal trajectories in order to minimise some cost function is the goal of the modelling procedure. Mathematical model for the system allows the user to apply mathematical techniques over this expression. These possibilities are, to minimise a specific cost function, to obtain optimal controllers and to approximate a specific trajectory. The combination of the Dynamic Programming with Bellman Principle of optimality, give us the procedure to solve the minimum time trajectory for Hybrid systems. The problem is greater when there exists interaction between adjacent states. In Hybrid systems the problem is to determine the partial set points to be applied at the local models. Optimal controller can be implemented in each local model in order to assure the minimisation of the local costs. The solution of this problem needs to give us the trajectory to follow the system. Trajectory marked by a set of set points to force the system to passing over them. Several ways are possible to drive the system from the Starting point Xi to the End point Xf. Different ways are interesting in: dynamic sense, minimum states, approximation at set points, etc. These ways need to be safe and viable and RchW. And only one of them must to be applied, normally the best, which minimises the proposed cost function. A Reachable Way, this means the controllable way and safe, will be evaluated in order to obtain which one minimises the cost function. Contribution of this work is a complete framework to work with the majority Hybrid systems, the procedures to model, control and supervise are defined and explained and its use is demonstrated. Also explained is the procedure to model the systems to be analysed for automatic verification. Great improvements were obtained by using this methodology in comparison to using other piecewise linear approximations. It is demonstrated in particular cases this methodology can provide best approximation. The most important contribution of this work, is the Alpha approximation for non-linear systems with high dynamics While this kind of process is not typical, but in this case the Alpha approximation is the best linear approximation to use, and give a compact representation.

Robust Control of Systems Subjected to Uncertain Disturbances and Actuator Dynamics

Esta tesis está enfocada al diseño y validación de controladores robustos que pueden reducir de una manera efectiva las vibraciones structurales producidas por perturbaciones externas tales como terremotos, fuertes vientos o cargas pesadas. Los controladores están diseñados basados en teorías de control tradicionalamente usadas en esta area: Teoría de estabilidad de Lyapunov, control en modo deslizante y control clipped-optimal, una técnica reciente mente introducida : Control Backstepping y una que no había sido usada antes: Quantitative Feedback Theory. La principal contribución al usar las anteriores técnicas, es la solución de problemas de control estructural abiertos tales como dinámicas de actuador, perturbaciones desconocidas, parametros inciertos y acoplamientos dinámicos. Se utilizan estructuras típicas para validar numéricamente los controladores propuestos. Especificamente las estructuras son un edificio de base aislada, una plataforma estructural puente-camión y un puente de 2 tramos, cuya configuración de control es tal que uno o mas problemas abiertos están presentes. Se utilizan tres prototipos experimentales para implementar los controladores robustos propuestos, con el fin de validar experimentalmente su efectividad y viabilidad. El principal resultado obtenido con la presente tesis es el diseño e implementación de controladores estructurales robustos que resultan efectivos para resolver problemas abiertos en control estructural tales como dinámicas de actuador, parámetros inciertos, acoplamientos dinámicos, limitación de medidas y perturbaciones desconocidas.

Modernización y control social en Cartagena: los sujetos y las acciones sobre el problema de vagancia, 1903-1927

Esta investigación constituye un acercamiento a los estudios de la ciudad desde el control de los individuos. A propósito del proceso de modernización agenciado en Cartagena entre 1903 y 1927, se realiza una aproximación a las formas con las que se definió, ubicó y trató de disciplinar a los sujetos vagos. De allí que se preste mayor atención a las dinámicas de la modernización de la ciudad en cuanto a los aspectos que implicaron el gobierno de la población. En el primer capítulo, distanciándonos de la visión de la historiografía inicial que, sobre los hechos modernizantes se produjeron en torno a los resultados de las acciones del ex - presidente Rafael Nuñez, fundamentalmente se da cuenta de la conformación del régimen de vigilancia que se inauguró para garantizar la sanidad del puerto. En este apartado centramos la atención -más allá de las modificaciones espaciales experimentadas en la ciudad-, en la creación del cuerpo de policía sanitaria, marítima y terrestre: el cuerpo de vigilancia y control encargado de suprimir el desorden de esta urbe para desde ahí, situarnos, en un primer momento, en el control del alcoholismo y la prostitución. El segundo capítulo hace especial énfasis en una variable que se desplegó en los intentos de modernización de la ciudad: se trata de un tipo de higienismo práctico que denominamos higienismo social. Aquí se centra la atención en la definición, ubicación y aproximación numérica sobre los sujetos vagos. Finalmente, en el tercer capítulo, se presentan las acciones disciplinantes que implicó el proyecto de ciudad moderna. En esta parte, se presta especial importancia, tanto a los dispositivos de policía como a las medidas nacionales de confinamiento a las colonias penales y agrícolas que se implementaron para hacer de los sujetos vagos seres productivos y funcionales al orden moderno pretendido. Se concluye con los problemas que se presentaron para concretar este proyecto.

Modeling the mechanisms that control in-stream dissolved organic carbon dynamics in upland and forested catchments

[1] We present a new, process-based model of soil and stream water dissolved organic carbon (DOC): the Integrated Catchments Model for Carbon (INCA-C). INCA-C is the first model of DOC cycling to explicitly include effects of different land cover types, hydrological flow paths, in-soil carbon biogeochemistry, and surface water processes on in-stream DOC concentrations. It can be calibrated using only routinely available monitoring data. INCA-C simulates daily DOC concentrations over a period of years to decades. Sources, sinks, and transformation of solid and dissolved organic carbon in peat and forest soils, wetlands, and streams as well as organic carbon mineralization in stream waters are modeled. INCA-C is designed to be applied to natural and seminatural forested and peat-dominated catchments in boreal and temperate regions. Simulations at two forested catchments showed that seasonal and interannual patterns of DOC concentration could be modeled using climate-related parameters alone. A sensitivity analysis showed that model predictions were dependent on the mass of organic carbon in the soil and that in-soil process rates were dependent on soil moisture status. Sensitive rate coefficients in the model included those for organic carbon sorption and desorption and DOC mineralization in the soil. The model was also sensitive to the amount of litter fall. Our results show the importance of climate variability in controlling surface water DOC concentrations and suggest the need for further research on the mechanisms controlling production and consumption of DOC in soils.

Effects of metals on life cycle parameters of the earthworm Eisenia fetida exposed to field-contaminated, metal-polluted soils

Two control and eight field-contaminated, metal-polluted soils were inoculated with Eisenia fetida (Savigny, 1826). Three, 7, 14, 21, 28 and 42 days after inoculation, earthworm survival, body weight, cocoon production and hatching rate were measured. Seventeen metals were analysed in E.fetida tissue, bulk soil and soil solution. Soil organic carbon content, texture, pH and cation exchange capacity were also measured. Cocoon production and hatching rate were more sensitive to adverse conditions than survival or weight change. Soil properties other than metal concentration impacted toxicity. The most toxic soils were organic-poor (1-10 g C kg(-1)), sandy soils (c. 74% sand), with intermediate metal concentrations (e.g. 7150-13, 100 mg Ph kg(-1), 2970-53,400 mg Zn kg(-1)). Significant relationships between soil properties and the life cycle parameters were determined. The best coefficients of correlation were generally found for texture, pH, Ag, Cd, Mg, Pb, Tl, and Zn both singularly and in multivariate regressions. Studies that use metal-amended artificial soils are not useful to predict toxicity of field multi-contaminated soils. (c) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Eutrophication control in river-systems: an application of INCA-P to the River Lugg

The Integrated Catchments model of Phosphorus dynamics (INCA-P) was applied to the River Lugg to determine the key factors controlling delivery of phosphorus to the main channel and to quantify the relative contribution of diffuse and point sources to the in-stream phosphorus (P) load under varying hydrological conditions. The model is able to simulate the seasonal variations and inter-annual variations in the in-stream total-phosphorus concentrations. However, difficulties in simulating diffuse inputs arise due to equifinality in the model structure and parameters. The River Lugg is split into upper and lower reaches. The upper reaches are dominated by grassland and woodland, so the patterns in the stream-water total-phosphorus concentrations are typical of diffuse source inputs; application of the model leads to estimates of the relative contribution to the in-stream P load from diffuse and point sources as 9:1. In the lower reaches, which are more intensively cultivated and urbanised, the stream-water total-phosphorus concentration dynamics are influenced more by point-sources; the simulated relative diffuse/point contribution to the in-stream P load is 1: 1. The model set-up and simulations are used to identify the key source-areas of P in the catchment, the P contribution of the Lugg to the River Wye during years with contrasting precipitation inputs, and the uptake and release of P from within-reach sediment. In addition, model scenarios are run to identify the impacts of likely P reductions at sewage treatment works on the in-stream soluble-reactive P concentrations and the suitability of this as a management option is assessed for reducing eutrophication.

An economic decision support tool for simulating paratuberculosis control strategies in a UK suckler beef herd

A dynamic, deterministic, economic simulation model was developed to estimate the costs and benefits of controlling Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis (Johne's disease) in a suckler beef herd. The model is intended as a demonstration tool for veterinarians to use with farmers. The model design process involved user consultation and participation and the model is freely accessible on a dedicated website. The 'user-friendly' model interface allows the input of key assumptions and farm specific parameters enabling model simulations to be tailored to individual farm circumstances. The model simulates the effect of Johne's disease and various measures for its control in terms of herd prevalence and the shedding states of animals within the herd, the financial costs of the disease and of any control measures and the likely benefits of control of Johne's disease for the beef suckler herd over a 10-year period. The model thus helps to make more transparent the 'hidden costs' of Johne's in a herd and the likely benefits to be gained from controlling the disease. The control strategies considered within the model are 'no control', 'testing and culling of diagnosed animals', 'improving management measures' or a dual strategy of 'testing and culling in association with improving management measures'. An example 'run' of the model shows that the strategy 'improving management measures', which reduces infection routes during the early stages, results in a marked fall in herd prevalence and total costs. Testing and culling does little to reduce prevalence and does not reduce total costs over the 10-year period.

Influence of foliar diseases and their control by fungicides on grain yield and quality in wheat

Twenty-eight field experiments on sandy-loam soils in the UK (1982-2003) are reviewed by relating the extension of the green area duration of the flag leaf (GLADF) by fungicides to effects on yield and quality of winter wheat. Over all experiments mean grain yield = 8.85t ha(-1) at 85% DM. With regards quality, mean values were: thousand grain weight (TGW) = 44.5 g; specific weight (SWT) = 76.9 kg hl(-1); crude protein concentration (CP (N x 5.7)) = 12.5 % DM; Hagberg falling number (HFN) = 285 s; and sodium dodecyl sulphate (SDS)-sedimentation volume = 69ml. For each day (d) that fungicides increased GLADF there were associated average increases in yield (0.144 1 ha(-1) d(-1), se 0.0049, df = 333), TGW (0.56 gd(-1), se = 0.017) and SWT (0.22 kg hl(-1) d(-1), se 0.011). Some curvature was evident in all these relationships. When GLADF was delayed beyond 700 degrees Cd after anthesis, as was possible in cool wet seasons, responses were curtailed, or less reliable. Despite this apparent terminal sink limitation, fungicide effects on sink size, eg endosperm cell numbers or maximum water mass per grain, were not prerequisites for large effects on grain yield, TGW or SWT. Fungicide effects on CP were variable. Although the average response of CP was negative (-0.029%DM/d; se = 0.00338), this depended on cultivar and disease controlled. Controlling biotrophs such as rusts, (Puccinia spp.) tended to increase CP, whereas controlling a more necrotrophic pathogen (Septoria tritici) usually reducedCP. Irrespective of pathogen controlled, delaying senescence of the flag leaf was associated with increased nitrogen yields in the grain (averaging 2.24 kg N ha-1 d(-1), se = 0.0848) due to both increased N uptake into the above ground crop, and also more efficient remobilisation of N from leaf laminas. When sulphur availability appeared to be adequate, fungicide x cultivar interactions were similar on S as for CP, although N:S ratios tended to decline (i.e. improve for bread making) when S. tritici was controlled. On average, SDS-sedimentation volume declined (-0. 18 ml/d, se = 0.027) with increased GLADF, broadly commensurate with the average effect on CP. Hagberg falling number decreased as fungicide increased GLADF (-2.73 s/d, se = 0.178), indicating an increase in alpha-amylase activity.

Influence of vegetation on the local climate and hydrology in the tropics: sensitivity to soil parameters

Land use change with accompanying major modifications to the vegetation cover is widespread in the tropics, due to increasing demands for agricultural land, and may have significant impacts on the climate. This study investigates (1) the influence of vegetation on the local climate in the tropics; (2) how that influence varies from region to region; and (3) how the sensitivity of the local climate to vegetation, and hence land use change, depends on the hydraulic characteristics of the soil. A series of idealised experiments with the Hadley Centre atmospheric model, HadAM3, are described in which the influence of vegetation in the tropics is assessed by comparing the results of integrations with and without tropical vegetation. The sensitivity of the results to the soil characteristics is then explored by repeating the experiments with a differing, but equally valid, description of soil hydraulic parameters. The results have shown that vegetation has a significant moderating effect on the climate throughout the tropics by cooling the surface through enhanced latent heat fluxes. The influence of vegetation is, however, seasonally dependent, with much greater impacts during the dry season when the availability of surface moisture is limited. Furthermore, there are significant regional variations both in terms of the magnitude of the cooling and in the response of the precipitation. Not all regions show a feedback of vegetation on the local precipitation; this result has been related both to vegetation type and to the prevailing meteorological conditions. An important finding has been the sensitivity of the results to the specification of the soil hydraulic parameters. The introduction of more freely draining soils has changed the soil-moisture contents of the control, vegetated system and has reduced, significantly, the climate sensitivity to vegetation and by implication, land use change. Changes to the soil parameters have also had an impact on the soil hydrology and its interaction with vegetation, by altering the partitioning between fast and slow runoff processes. These results raise important questions about the representation of highly heterogeneous soil characteristics in climate models, as well as the potential influence of land use change on the soil characteristics themselves.

Relationships between transition period diet, metabolic parameters and fertility in lactating dairy cows

Cows in severe negative energy balance after calving have reduced fertility, mediated by metabolic signals influencing the reproductive system. We hypothesised that transition diet could alter metabolic status after calving, and thus influence fertility. Multiparous dairy cows were assigned to four transition groups 6 weeks pre-calving and fed: (a) basal control diet (n = 10); (b) basal diet plus barley (STARCH, n = 10); (c) basal diet plus Soypass (high protein, HiPROT, n = 11); or (d) no transition management (NoTRANS, n = 9). All cows received the same lactational diet. Blood samples, body weights and condition scores (BCS) were collected weekly. Fertility parameters were monitored using milk progesterone profiles and were not affected by transition diet. Data from all cows were then combined and analysed according to the pattern of post-partum ovarian activity. Cows with low progesterone profiles had significantly lower insulin-like growth factor-I (IGF-I) and insulin concentrations accompanied by reduced dry matter intakes (DMIs), BCS and body weight. Cows with prolonged luteal activity (PLA) were older and tended to have lower IGF-I. Analysis based on the calving to conception interval revealed that cows which failed to conceive (9/40) also had reduced IGF-I, BCS and body weight. Fertility was, therefore, decreased in cows which were in poor metabolic status following calving. This was reflected in reduced circulating IGF-I concentrations and compromised both ovarian activity and conception. There was little effect of the transition diets on these parameters. (C) 2003 Elsevier Science Inc. All rights reserved.

Control of framework stoichiometry in MeGaPO laumontites using 1-methylimidazole as structure-directing agent

A series of heterometal substituted gallium phosphates, (N2C4H7)(0.5+x)[Me0.5+xGa2.5-x(PO4)(3)] (Me = Mn, Fe, Co and Zn, x approximate to 0.25), has been synthesised under solvothermal conditions at 433 K in ethylene glycol using I-methylimidazole as a templating agent and their structures determined at 150 K using single-crystal X-ray diffraction. The compounds are isostructural, crystallising in the monoclinic space group C 2/c, with lattice parameters ca. 15 x 13 x 15 angstrom and beta = 112 degrees, and adopt the laumontite framework type (LAU). The incorporation of 1-methylimidazole cations into the one-dimensional pore systems of these materials is about three quarters the uptake value obtained previously for the less-bulky amine cations of imidazole and pyridine in other MeGaPO laumontites, which have the formula (TH)[MeGa2(PO4)(3)] (Me = Mn, Fe, Co and Zn; T = C5H5N and C3N2H4). The size, shape and charge of the amine clearly influence both the metal-phosphate framework stoichiometry (i.e. Me2+:Ga3+ ratio) and the framework charge. (C) 2007 Elsevier Inc. All rights reserved.