Acúmulo de micronutrientes em beterraba submetida a diferentes manejos de fertirrigação e niveis de salinidade

Knowledge of the amount of nutrients accumulated in the plant provides important information that can assist in the fertilization of crops program. To study the salt effect caused by high amounts of fertilizers applied by fertigation, an experiment was conducted in a greenhouse at the FCA/UNESP, Botucatu, SP. The experiment lasted 90 days (01/11/11 to 29/01/12) constituting five levels of electrical conductivity (1.0, 3.0, 6.0, 9.0, and 12.0 dS m-1), fertigation two management (M1: traditional management, M2: management by controlling the ionic concentration of the soil solution) and two varieties of beets (Early Wonder and Itapuã) blocks with 4 repeats forming a 5x2x2 factorial. From the dry weight of shoots and roots was determined the levels of micronutrients (B, Cu, Fe, Mn, Zn mg kg-1), and by multiplying the dry matter accumulation was determined in these plant . The accumulation of micronutrients in different parts of the plant followed the order: Fe> Mn> Zn> B> Cu for the different management fertigation studied. The Cu, Fe, Mn element present responses to increased soil salinity leading to greater absorption.

Effetti della Salinizzazione sugli Invertebrati del suolo

Lo scopo di questa tesi è quello di valutare l'effetto della salinizzazione dei suoli sugli invertebrati edafici. Nell'ambito di questo obiettivo generale sono state effettuate due distinte attività di ricerca: una indagine sul campo e una serie di esperimenti di laboratorio. Lo studio sul campo è stato condotto nella Pineta di San Vitale (Ravenna, Italia). L'obiettivo specifico è stato quello di valutare la qualità biologica dei suoli attraverso l'analisi del popolamento dei microartropodi edafici, in relazione alla diversità del suolo e in particolare alla salinizzazione. La qualità biologica dei suoli è stata valutata mediante l'indice QBS-ar. La Pineta è stata campionata nella zona Est, più colpita da intrusione salina e nella zona Ovest dove questo fenomeno è meno evidente. I campionamenti sono stati effettuati in primavera ed estate. I risultati confermano che le caratteristiche chimico-fisiche si modificano in base al gradiente sommità dunali-depressioni interdunali. Per quanto riguarda il popolamento dei microartropodi alcune caratteristiche sono comuni alla maggior parte delle stazioni con lo stesso pedotipo. Non è stato evidenziato alcuno stress sui popolamenti attribuibule alla salinizzazione. Nel complesso, i valori di QBS-ar sono piuttosto elevati. Gli esperimenti di laboratorio sono stati finalizzata alla valutazione degli effetti combinati della salinità del suolo e della contaminazione da pesticidi (chlorpyrifos) sul lombrico Eisenia andrei. Nel complesso, i risultati indicano che effetti avversi sui lombrichi sono possibili a livelli di salinizzazione dei suoli ancora compatibili a concentrazioni di chlorpyrifos che sono piuttosto alte in confronto con i tipici risultati di campo, ma ancora compatibili con l'uso consigliato.

Propuesta metodológica para la evaluación de tierras periféricas al oasis irrigado de Lavalle, Mendoza (Argentina)

La factibilidad de obtener productos agrícolas de calidad, irrigados con agua salina, hace necesario evaluar áreas periféricas al oasis irrigado para determinar su aptitud para el cultivo. El objetivo es articular diversas metodologías para cartografiar y evaluar unidades ecológicamente homogéneas en tierras marginales de Mendoza utilizando las comunidades vegetales como indicador. Se relevó un área piloto mediante procesamiento de imagen LANDSAT/TM y se analizó la vegetación, suelo y freática. Las unidades evaluadas y sus respectivos rangos de salinidad, en dS m-1, hasta 50 cm fueron: estepa de Heterostachys ritteriana, 91-83; matorral de Allenrolfea vaginata con H. ritteriana, 83-48; matorral abierto de A.vaginata con Prosopis strombulifera, 62-55; estepa abierta de Suaeda divaricata con Atriplex argentina, 52-83; matorral de S. divaricata con Lycium tenuispinosum, 40-43; bosquecillo abierto de Prosopis flexuosa, 37-26; matorral denso de Prosopis alpataco, 7-6. La concentración de sales solubles sobrepasa los niveles críticos tolerados por las plantas cultivadas. No se detectaron niveles freáticos en los primeros 15 m de profundidad. Se considera que los suelos tienen buen drenaje interno, por lo que pueden ser recuperados sin inversiones elevadas. Este enfoque metodológico mostró una buena correspondencia entre las comunidades vegetales, su expresión espectral y las condiciones de salinidad y drenaje del suelo.

Requerimiento de lixiviación funcional : concepto, método de determinación y validación biológica

Con la finalidad de mejorar el manejo de suelos regadíos se propone, en reemplazo de los modelos teóricos, un método empírico de laboratorio que pretende ofrecer una visión más realista de los cambios cuanticualitativos de la solución edáfica por la acumulación de agua de riegos sucesivos de reposición. Para cada combinación específica agua-suelo se determina un Requerimiento de Lixiviación Funcional (RLF), definido como la inversa del número de veces, 1/n, que una cuota de riego (CR) -o su equivalente como la cantidad de agua por volumen de suelopodría ser aplicada consecutivamente hasta que fuere necesario lixiviar para limitar en la solución edáfica el nivel de salinidad total, o el de algún ión en particular. El valor de n es determinado experimentalmente por el análisis de los extractos de saturación del suelo, cuyas condiciones iniciales son conocidas, después de evaporar en horno de microondas un número creciente de CR. Este método fue aplicado regionalmente en 40 combinaciones de 5 suelos y 8 aguas de riego y sus RLF fueron comparados con los RL calculados como simple consecuencia de la concentración, sin considerar otros fenómenos posibles durante el proceso. Los resultados muestran que en algunas combinaciones de agua-suelo los RLF pueden diferir significativamente de los teóricos simples, no sólo con respecto a la evolución de la salinidad total (ya prevista en los modelos citados) sino también en la concentración de boro en solución. Una primera prueba de aplicación en cultivo del método propuesto se realizó en un ensayo en macetas, con clones de vid de un año, empleando la misma agua de riego en dos suelos de características funcionales distintas, según la apreciación previa del RLF en laboratorio. Los resultados obtenidos validaron los esperados de acuerdo con el procedimiento indicado. Complementariamente se analizaron las hojas y se calcularon regresiones entre los índices edáficos al final del ensayo y los contenidos foliares de B, Cl y Na, así como estos últimos entre ellos.

Efecto de diferentes niveles de salinidad sobre el crecimiento de Atriplex lampa

El ensayo se llevó a cabo en invernáculo con plántulas de Atriplex lampa (zampa) de 30 días. Se realizaron 5 tratamientos, con 20 repeticiones cada uno. El modelo experimental fue completamente aleatorizado. Durante 28 días se efectuaron riegos cada 5 días con soluciones de Murashige & Skoog (MS) y distintas concentraciones finales de NaCl: T1 (sin NaCl) y T2, T3, T4 y T5 con 200, 400, 600 y 800 mM NaCl respectivamente. Se midió: a) la altura de las plantas, a partir del cuello, a los 7, 14, 21 y 28 días; b) el peso seco -por separado- del vástago y la raíz y potencial agua, al finalizar el ensayo (día 28) en muestras tomadas antes del amanecer en plantas cortadas a la altura del cuello. El NaCl adicionado redujo el crecimiento de Atriplex lampa respecto de T1. Dicho efecto se acentuó con el aumento de la concentración salina y la cantidad de días bajo tratamiento. La materia seca aérea producida disminuyó a medida que aumentaba la salinidad del suelo. La producción de materia seca radical no mostró diferencias significativas (P > 0.05) entre tratamientos. Por lo tanto, la zampa podría adaptarse a suelos salinos con crecimiento aceptable, constituyendo una alternativa forrajera valiosa para regiones áridas y salinas.

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.

Emergencia y crecimiento de plántulas de variedades de albahaca (Ocimum basilicum L.) en condiciones salinas

La albahaca presenta variabilidad en la tolerancia al estrés salino y se considera una planta sensible a la salinidad al inicio del crecimiento. El objetivo del estudio fue determinar el efecto del NaCl en la emergencia y crecimiento de albahaca. Se utilizaron veinte variedades sometidas a 0; 50 y 100 mM de NaCl, en un diseño completamente al azar con cuatro repeticiones. Las variables medidas fueron porcentaje y tasa de emergencia, longitud de radícula, altura de plántula, biomasa fresca y seca de radícula y de parte aérea. Los resultados mostraron que la variedad con mayor porcentaje de emergencia fue Thai, mientras que Sweet Genovese y Napoletano exhibieron los menores porcentajes. La variedad Thai mostró la mayor tasa de emergencia y Sweet Genovese la menor. Sweet Dani, Thai, Italian Large Leaf y Red Rubin presentaron mayor longitud de radícula, mientras que Sweet Dani, Italian Large Leaf, Dolly y Emily mostraron mayor biomasa fresca y seca de radícula. Sweet Dani, Licorice, Genovese y Napoletano exhibieron mayor altura de plántula, mientras que Sweet Genovese, Thai y Dolly presentaron mayor biomasa fresca y seca de parte aérea. Se discute la respuesta diferencial de las variedades al NaCl en la emergencia de plántulas.

The Interactive Effects of Temperature and Osmotic Potential on the Growth of Aquatic Isolates of Fusarium culmorum.

The mycelial growth of 10 Fusarium culmorum strains isolated from water of the Andarax riverbed in the provinces of Granada and Almeria in southeastern Spain was tested on potato-dextroseagar adjusted to different osmotic potentials with either KCl or NaCl (−1.50 to−144.54 bars) at 10◦C intervals ranging from15◦ to 35◦C. Fungal growth was determined by measuring colony diameter after 4 d of incubation. Mycelial growth was maximal at 25◦C. The quantity and capacity of mycelial growth of F. culmorum were similar at 15 and 25◦C, with maximal growth occurring at −13.79 bars water potential and a lack of growth at 35◦C. The effect of water potential was independent of salt composition. The general growth pattern of Fusarium culmorum growth declined at potentials below −13.79 bars. Fungal growth at 25◦C was always greater than growth at 15◦C, at all of the water potentials tested. Significant differences were observed in the response ofmycelia to water potential and temperature as main and interactive effects. The number of isolates that showed growth was increasingly inhibited as the water potential dropped, but some growth was still observable at −99.56 bars. These findings could indicate that F. culmorum strains isolated from water have a physiological mechanism that permits survival in environments with low water potential. Propagules of Fusarium culmorum are transported long distances by river water, which could explain the severity of diseases caused by F.culmorum on cereal plants irrigated with river water and its interaction under hydric stress ormoderate soil salinity. The observed differences in growth magnitude and capacity could indicate that the biological factors governing potential and actual growth are affected by osmotic potential in different ways.

Molecular basis of salt tolerance in Physcomitrella Patens model plant: potassium homeostasis and physiological roles of chx transporters

El suelo salino impone un estrés abiótico importante que causa graves problemas en la agricultura ya que la mayoría de los cultivos se ven afectados por la salinidad debido a efectos osmóticos y tóxicos. Por ello, la contaminación y la escasez de agua dulce, la salinización progresiva de tierras y el aumento exponencial de la población humana representan un grave problema que amenaza la seguridad alimentaria mundial para las generaciones futuras. Por lo tanto, aumentar la tolerancia a la salinidad de los cultivos es un objetivo estratégico e ineludible para garantizar el suministro de alimentos en el futuro. Mantener una óptima homeostasis de K+ en plantas que sufren estrés salino es un objetivo importante en el proceso de obtención de plantas tolerantes a la salinidad. Aunque el modelo de la homeostasis de K+ en las plantas está razonablemente bien descrito en términos de entrada de K+, muy poco se sabe acerca de los genes implicados en la salida de K+ o de su liberación desde la vacuola. En este trabajo se pretende aclarar algunos de los mecanismos implicados en la homeostasis de K+ en plantas. Para ello se eligió la briofita Physcomitrella patens, una planta no vascular de estructura simple y de fase haploide dominante que, entre muchas otras cualidades, hacen que sea un modelo ideal. Lo más importante es que no sólo P. patens es muy tolerante a altas concentraciones de Na+, sino que también su posición filogenética en la evolución de las plantas abre la posibilidad de estudiar los cambios claves que, durante el curso de la evolución, se produjeron en las diversas familias de los transportadores de K+. Se han propuesto varios transportadores de cationes como candidatos que podrían tener un papel en la salida de K+ o su liberación desde la vacuola, especialmente miembros de la familia CPA2 que contienen las familias de transportadores KEA y CHX. En este estudio se intenta aumentar nuestra comprensión de las funciones de los transportadores de CHX en las células de las plantas usando P. patens, como ya se ha dicho. En esta especie, se han identificado cuatro genes CHX, PpCHX1-4. Dos de estos genes, PpCHX1 y PpCHX2, se expresan aproximadamente al mismo nivel que el gen PpACT5, y los otros dos genes muestran una expresión muy baja. La expresión de PpCHX1 y PpCHX2 en mutantes de Escherichia coli defectivos en el transporte de K+ restauraron el crecimiento de esta cepa en medios con bajo contenido de K+, lo que viii sugiere que la entrada de K+ es energizada por un mecanismo de simporte con H+. Por otra parte, estos transportadores suprimieron el defecto asociado a la mutación kha1 en Saccharomyces cerevisiae, lo que sugiere que podrían mediar un antiporte en K+/H+. La proteína PpCHX1-GFP expresada transitoriamente en protoplastos de P. patens co-localizó con un marcador de Golgi. En experimentos similares, la proteína PpCHX2-GFP localizó aparentemente en la membrana plasmática y tonoplasto. Se construyeron las líneas mutantes simples de P. patens ΔPpchx1 y ΔPpchx2, y también el mutante doble ΔPpchx2 ΔPphak1. Los mutantes simples crecieron normalmente en todas las condiciones ensayadas y mostraron flujos de entrada normales de K+ y Rb+; la mutación ΔPpchx2 no aumentó el defecto de las plantas ΔPphak1. En experimentos a largo plazo, las plantas ΔPpchx2 mostraron una retención de Rb+ ligeramente superior que las plantas silvestres, lo que sugiere que PpCHX2 promueve la transferencia de Rb+ desde la vacuola al citosol o desde el citosol al medio externo, actuando en paralelo con otros transportadores. Sugerimos que transportadores de K+ de varias familias están involucrados en la homeostasis de pH de orgánulos ya sea mediante antiporte K+/H+ o simporte K+-H+.ix ABSTRACT Soil salinity is a major abiotic stress causing serious problems in agriculture as most crops are affected by it. Moreover, the contamination and shortage of freshwater, progressive land salinization and exponential increase of human population aggravates the problem implying that world food security may not be ensured for the next generations. Thus, a strategic and an unavoidable goal would be increasing salinity tolerance of plant crops to secure future food supply. Maintaining an optimum K+ homeostasis in plants under salinity stress is an important trait to pursue in the process of engineering salt tolerant plants. Although the model of K+ homeostasis in plants is reasonably well described in terms of K+ influx, very little is known about the genes implicated in K+ efflux or release from the vacuole. In this work, we aim to clarify some of the mechanisms involved in K+ homeostasis in plants. For this purpose, we chose the bryophyte plant Physcomitrella patens, a nonvascular plant of simple structure and dominant haploid phase that, among many other characteristics, makes it an ideal model. Most importantly, not only P. patens is very tolerant to high concentrations of Na+, but also its phylogenetic position in land plant evolution opens the possibility to study the key changes that occurred in K+ transporter families during the course of evolution. Several cation transporter candidates have been proposed to have a role in K+ efflux or release from the vacuole especially members of the CPA2 family which contains the KEA and CHX transporter families. We intended in this study to increase our understanding of the functions of CHX transporters in plant cells using P. patens, in which four CHX genes have been identified, PpCHX1-4. Two of these genes, PpCHX1 and PpCHX2, are expressed at approximately the same level as the PpACT5 gene, but the other two genes show an extremely low expression. PpCHX1 and PpCHX2 restored growth of Escherichia coli mutants on low K+-containing media, suggesting they mediated K+ uptake that may be energized by symport with H+. In contrast, these genes suppressed the defect associated to the kha1 mutation in Saccharomyces cerevisiae, which suggest that they might mediate K+/H+ antiport. PpCHX1-GFP protein transiently expressed in P. patens protoplasts co-localized with a Golgi marker. In similar experiments, the PpCHX2-GFP protein appeared to localize to tonoplast and plasma x membrane. We constructed the ΔPpchx1 and ΔPpchx2 single mutant lines, and the ΔPpchx2 ΔPphak1 double mutant. Single mutant plants grew normally under all the conditions tested and exhibited normal K+ and Rb+ influxes; the ΔPpchx2 mutation did not increase the defect of ΔPphak1 plants. In long-term experiments, ΔPpchx2 plants showed a slightly higher Rb+ retention than wild type plants, which suggests that PpCHX2 mediates the transfer of Rb+ from either the vacuole to the cytosol or from the cytosol to the external medium in parallel with other transporters. We suggest that K+ transporters of several families are involved in the pH homeostasis of organelles by mediating either K+/H+ antiport or K+-H+ symport.

Gestión de la fertilidad de suelos y la nutrición de plantaciones de teca (Tectona grandis L.f.) en América Central

La teca (Tectona grandis L.f.) ha sido tradicionalmente considerada como una madera preciosa en los países del SE Asiático, de donde es originaria, pero durante las últimas décadas ha alcanzado especial relevancia en el sector internacional de las maderas tropicales duras de buena calidad. La especie ha sido ampliamente establecida en América Central, donde tiene una gran importancia socioeconómica, tanto por el impacto de las grandes empresas multinacionales que gestionan grandes plantaciones en la región, como por el gran número de pequeños y medianos propietarios que han elegido esta especie para reforestar sus tierras. Pese a la gran importancia de esta especie, se ha desarrollado relativamente poca investigación acerca de su nutrición y de la gestión del suelo necesaria para su establecimiento y mantenimiento en condiciones sostenibles y productivas. En la presente Tesis Doctoral, tras realizar una amplia revisión bibliográfica, se caracterizan los suelos y la nutrición de las plantaciones de teca en América Central y se proponen varias herramientas para la mejora de su gestión. Las plantaciones de teca de América Central presentan habitualmente deficiencias de K y P, además de algunos problemas de acidez ocasionales. Estos se originan, principalmente, por la mala selección de sitio que se realizó en las últimas dos décadas del siglo XX y por el establecimiento de plantaciones de teca por pequeños propietarios en terrenos que no tienen características propicias para la especie. Además, estos problemas comunes relativos a la baja disponibilidad de P y de K en el suelo son causantes de las relativamente bajas concentraciones foliares de estos elementos (0,88±0,07% K y 0,16±0,04% P) encontradas en plantaciones de teca características de la región. Se presentan varios modelos estadísticos que permiten a los gestores: (a) usarlos como referencia para la interpretación de análisis foliares, ya que ofrecen valores que se consideran característicos de plantaciones de teca con un buen estado nutricional; (b) estimar la cantidad de nutrientes acumulados en la biomasa aérea de sus plantaciones y, sobre todo, su extracción a través de la madera en un aprovechamiento forestal, bien sea una clara o la corta final. La gran acumulación de N, P y K en plantaciones de teca ha de ser considerada como un factor fundamental en su gestión. Además, P y K adquieren mayor relevancia aún ya que su extracción del sistema a través de la madera y su escasa disponibilidad en los suelos hacen que se presente un importante desequilibrio que pone en riesgo la sostenibilidad del sistema. En ese sentido, cambiar la época de cosecha, de la actual (en Enero-Mayo) a Septiembre o Diciembre, puede reducir entre un 24 y un 28% la salida de N asociada a la extracción de madera, un 29% la de P y entre un 14 y un 43% la de K. Se estima que la concentración foliar de P es un factor limitante de la productividad de plantaciones de teca en América Central, proponiéndose un nivel crítico de 0,125%. Además, la teca presenta una tolerancia muy baja a suelos salinos, tendencia que no había sido señalada hasta el momento, siendo muy alta la probabilidad de que la plantación tenga un crecimiento lento o muy lento cuando la Saturación de Na es mayor de 1,1%. Por otro lado, se confirma que K es uno de los elementos clave en la nutrición de las plantaciones de teca en la región centroamericana, proponiéndose un nivel crítico provisional de 3,09% para la Saturación de K, por encima del cual es muy probable que la plantación tenga un crecimiento muy alto. Se ha comprobado que las técnicas estadísticas de análisis multivariante pueden ser usadas como herramientas para agrupar los rodales en base a sus similitudes en cuanto a la fertilidad del suelo y mejorar así el diseño de planes de fertilización en plantaciones con una superficie relativamente grande. De esta manera, se pueden ajustar planes de fertilización más eficientes a escala de grupos de rodales, como un primer paso hacia la selvicultura de precisión, intensificando y diversificando la gestión en función de las diferencias edáficas. Finalmente, aunque los análisis foliares y de suelos indiquen la existencia de deficiencias nutricionales, la fertilización de las plantaciones no siempre va a producir efectos positivos sobre su crecimiento si no se diseña adecuadamente teniendo en cuenta varios factores que pueden estar influyendo negativamente en dicha respuesta, como la densidad de las plantaciones (sinergias con la programación de los clareos y claras) y la elección de la dosis y del producto a aplicar (habitualmente dosis bajas de N-P-K en lugar de incluir otros nutrientes como Mg, B y Zn o usar otros productos como micorrizas, biofertilizantes etc…). ABSTRACT Teak (Tectona grandis L.f.) has been traditionally considered as a precious wood in SE Asia, where it is indigenous. However, during recent decades the species has reached worldwide relevance in the tropical high quality hardwood sector. Teak has been widely established in Central America, where it has become a key species in the forest sector due to its socioeconomic impact, either because of the big-scale plantations of transnational companies and the abundant small-scale plantations established by many farmers. Despite the relevance of the species, little research has been carried out regarding its soil fertility and nutrition management, a key issue both for sustainability and productivity. The present Thesis performs a literature review to this respect, characterize the soil fertility and the nutrition of teak plantations of Central America and propose several management tools. Soil deficiencies of K and P are usually found in teak plantations in Central America, in addition to occasional acidity problems. These problems are mainly derived of (a) a poor site selection performed during 80s and 90s; and (b) small-scale plantations by farmers in sites which are not adequate for the species. These common soil fertility problems related with P and K soil availability are probably the cause of the relatively low P and K foliar concentration (0,88±0,07% K y 0,16±0,04% P) found in representative teak plantations of the region. Several statistical models are proposed, which allow forest managers to: (a) use them as a reference for foliar analysis interpretation, as they show values considered as representative for teak plantations with an adequate nutritional status in the region; (b) estimate the amount of nutrients accumulated in the aerial biomass of the plantations and, especially, the amount of them which are extracted from the systems as wood is harvested in thinning or final clearcuts. The accumulation of N, P and K result in a key factor for teak management in the region. This turns out to be especially relevant for the P and K because their high output rate by timber extraction and the low soil availability result in an important unbalance which constitutes a risk regarding the sustainability of the system. To this respect, modifying the harvesting time from the usual right now (January-May, business as usual scenario) to September or December (proposed alternatives) can reduce between 24 and 28% the N output associated to timber extraction, 29% the P output and between 14 and 43% the K. Foliar P concentration is a main limiting factor for teak plantations productivity in Central America and a 0.125% critical level is proposed. In addition, the results show a very low tolerance for soil salinity, tendency which was not previously reported. Hence, the probability of teak plantations to have low or very low Site Index is high when Na Saturation is higher than 1.1%. On the other hand, K is confirmed as one of the key nutrients regarding teak nutrition in Central America and a 3.09% provisional critical level is proposed for K Saturation; when values are above this level the probability of having very high Site Index is high. Multivariate statistical analyses have been successfully tested to be used as tools to group forest stands according to their soil fertility similarities. Hence, more efficient fertilization plans can be designed for each group of stands, intensifying and diversifying nutritional management according to soil fertility differences. This methodology, which is considered as a first step towards precision forestry, is regarded as helpful tool to design fertilization plans in big scale plantations. Finally, even though foliar and soil analysis would point out some nutritional deficiencies in a forest stand, the results show how the fertilization is not always going to have a positive effect over forest growth if it is not adequately designed. Some factors have been identified as determinants of tree response to fertilization: density (synergisms between fertilization and thinning scheduling) and the appropriate selection of dosages and product (usually low dosages are applied and N-P-K is preferred instead of applying other nutrients such as Mg, B or Zn or using other alternatives such as mycorrhizas or biofertilizers).

Developing performance measures of mangrove wetlands using simulation models of hydrology, nutrient biogeochemistry, and community dynamics

The goal of mangrove restoration projects should be to improve community structure and ecosystem function of degraded coastal landscapes. This requires the ability to forecast how mangrove structure and function will respond to prescribed changes in site conditions including hydrology, topography, and geophysical energies. There are global, regional, and local factors that can explain gradients of regulators (e.g., salinity, sulfides), resources (nutrients, light, water), and hydroperiod (frequency, duration of flooding) that collectively account for stressors that result in diverse patterns of mangrove properties across a variety of environmental settings. Simulation models of hydrology, nutrient biogeochemistry, and vegetation dynamics have been developed to forecast patterns in mangroves in the Florida Coastal Everglades. These models provide insight to mangrove response to specific restoration alternatives, testing causal mechanisms of system degradation. We propose that these models can also assist in selecting performance measures for monitoring programs that evaluate project effectiveness. This selection process in turn improves model development and calibration for forecasting mangrove response to restoration alternatives. Hydrologic performance measures include soil regulators, particularly soil salinity, surface topography of mangrove landscape, and hydroperiod, including both the frequency and duration of flooding. Estuarine performance measures should include salinity of the bay, tidal amplitude, and conditions of fresh water discharge (included in the salinity value). The most important performance measures from the mangrove biogeochemistry model should include soil resources (bulk density, total nitrogen, and phosphorus) and soil accretion. Mangrove ecology performance measures should include forest dimension analysis (transects and/or plots), sapling recruitment, leaf area index, and faunal relationships. Estuarine ecology performance measures should include the habitat function of mangroves, which can be evaluated with growth rate of key species, habitat suitability analysis, isotope abundance of indicator species, and bird census. The list of performance measures can be modified according to the model output that is used to define the scientific goals during the restoration planning process that reflect specific goals of the project.

Ecophysiological characteristics of Avicennia germinans and Laguncularia racemosa coexisting in a scrub mangrove forest at the Indian River Lagoon, Florida

The purpose of this work is to increase ecological understanding of Avicennia germinans L. and Laguncularia racemosa (L.) Gaertn. F. growing in hypersaline habitats with a seasonal climate. The area has a dry season (DS) with low temperature and vapour pressure deficit (vpd), and a wet season (WS) with high temperature and slightly higher vpd. Seasonal patterns in interstitial soil water salinity suggested a lack of tidal flushing in this area to remove salt along the soil profile. The soil solution sodium/potassium (Na+/K+) ratio differed slightly along the soil profile during the DS, but during the WS it was significantly higher at the soil surface. Diurnal changes in xylem osmolality between predawn (higher) and midday (lower) were observed in both species. However, A. germinans had higher xylem osmolality compared to L. racemosa. Xylem Na+/K+ suggested higher selectivity of K+ over Na+ in both species and seasons. The water relations parameters derived from pressure–volume P–V curves were relatively stable between seasons for each species. The range of water potentials (Ψ), measured in the field, was within estimated values for turgor maintenance from P–V curves. Thus the leaves of both species were osmotically adapted to maintain continued water uptake in this hypersaline mangrove environment.

Pollen and spore counts of sediment core GeoB12624

In tropical eastern Africa, vegetation distribution is largely controlled by regional hydrology, which has varied over the past 20 000 years. Therefore, accurate reconstructions of past vegetation and hydrological changes are crucial for a better understanding of climate variability in the tropical southeastern African region. We present high-resolution pollen records from a marine sediment core recovered offshore of the Rufiji River delta. Our data document significant shifts in pollen assemblages during the last deglaciation, identifying, through changes in both upland and lowland vegetation, specific responses of plant communities to atmospheric (precipitation) and coastal (coastal dynamics and sea-level changes) alterations. Specifically, arid conditions reflected by a maximum pollen representation of dry and open vegetation occurred during the Northern Hemisphere cold Heinrich event 1 (H1), suggesting that the expansion of drier upland vegetation was synchronous with cold Northern Hemisphere conditions. This arid period is followed by an interval in which forest and humid woodlands expanded, indicating a hydrologic shift towards more humid conditions. Droughts during H1 and the shift to humid conditions around 14.8 kyr BP in the uplands are consistent with latitudinal shifts of the intertropical convergence zone (ITCZ) driven by high-latitude Northern Hemisphere climatic fluctuations. Additionally, our results show that the lowland vegetation, consisting of well-developed salt marshes and mangroves in a successional pattern typical for vegetation occurring in intertidal habitats, has responded mainly to local coastal dynamics related to marine inundation frequencies and soil salinity in the Rufiji Delta as well as to the local moisture availability. Lowland vegetation shows a substantial expansion of mangrove trees after ~ 14.8 kyr BP, suggesting an increased moisture availability and river runoff in the coastal area. The results of this study highlight the decoupled climatic and environmental processes to which the vegetation in the uplands and the Rufiji Delta has responded during the last deglaciation.

Genetic Structure of the Florida Key Tree Cactus, Pilosocereus robinii, using Restriction Site associated DNA (RAD) markers

Rare plant conservation efforts must utilize current genetic methods to ensure the evolutionary potential of populations is preserved. One such effort involves the Key Tree Cactus, Pilosocereus robinii, which is an endangered columnar cactus native to the Florida Keys. The populations have precipitously declined over the past decade because of habitat loss and increasing soil salinity from rising sea levels and storm surge. Next-generation DNA sequencing was used to assess the genetic structure of the populations. Twenty individuals representative of both wild and extirpated cacti were chosen for Restriction Site Associated DNA (RAD) analysis. Samples processed using the HindIII and NotIII restriction enzymes produced 82,382,440 high quality reads used for genetic mapping, from which 5,265 Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs) were discovered. The analysis revealed that the Keys’ populations are closely related with little population differentiation. In addition, the populations display evidence of inbreeding and low genetic diversity.

Global transcriptional response to salt shock of the plant microsymbiont Mesorhizobium loti MAFF303099

Soil salinity affects rhizobia both as free-living bacteria and in symbiosis with the host. The aim of this study was to examine the transcriptional response of the Lotus microsymbiont Mesorhizobium loti MAFF303099 to salt shock. Changes in the transcriptome of bacterial cells subjected to a salt shock of 10% NaCl for 30 min were analyzed. From a total of 7231 protein-coding genes, 385 were found to be differentially expressed upon salt shock, among which 272 were overexpressed. Although a large number of overexpressed genes encode hypothetical proteins, the two most frequently represented COG categories are "defense mechanisms" and "nucleotide transport and metabolism". A significant number of transcriptional regulators and ABC transporters genes were upregulated. Chemotaxis and motility genes were not differentially expressed. Moreover, most genes previously reported to be involved in salt tolerance were not differentially expressed. The transcriptional response to salt shock of a rhizobium with low ability to grow under salinity conditions, but enduring a salinity shock, may enlighten us concerning salinity stress response mechanisms.