Integrating mitigation and adaptation into development: the case of Jatropha curcas in sub-Saharan Africa

Editorial

Understanding the underlying mechanisms of recent Jatropha curcas L. adoption by smallholders in Kenya: A rural livelihood assessment in Bondo, Kibwezi, and Kwale districts

Between 2004 and 2007, NGOs, community based organisations and private investors promoted jatropha in Kenya with the aim of generating additional income and producing biofuel for rural development. By 2008 it became gradually evident that jatropha plantations (both mono- and intercropping) are uneconomical and risky due to competition for land and labour with food crops. Cultivation of jatropha hedges was found to have better chances of economic success and to present only little risks for the adopting farmers. Still, after 2008 a number of farmers went on adopting jatropha in plots rather than as hedges. It is hypothesised that lack of awareness about the low economic prospects of jatropha plantations was the main reason for continued adoption, and that smallholder farmers with higher resource endowments mainly ventured into its cultivation. In this study we provide an empirical basis for understanding the role of households' capital assets in taking up new livelihood strategies by smallholder farmers in three rural districts in Kenya. For that purpose, we assess the motivation and enabling factors that led to the adoption of jatropha as a new livelihood strategy, as well as the context in which promotion and adoption took place. A household survey was conducted in 2010, using a structured questionnaire, to collect information on household characteristics and capital asset endowment. Data were analysed using descriptive statistics and non-parametric statistical tests. We established that access to additional income and own energy supply were the main motivation for adoption of jatropha, and that financial capital assets do not necessarily have a positive influence on adoption as hypothesised. Further, we found that the main challenges that adopting farmers faced were lack of access to information on good management practices and lack of a reliable market. We conclude that continued adoption of on-farm jatropha after 2008 is a result of lacking awareness about the low economic value of this production type. We recommend abandoning on-farm production of jatropha until improved seed material and locally adapted agronomic knowledge about jatropha cultivation becomes available and its production becomes economically competitive.

Insufficient Evidence of Jatropha curcas L. Invasiveness: Experimental Observations in Burkina Faso, West Africa

Biofuel plants such as Jatropha curcas L. have potential to support the livelihoods of rural communities and contribute to sustainable rural development in Africa, if risks and uncertainties are minimized. Yet, recent papers have warned of the risk of biological invasions in such tropical regions as a consequence of the introduction of exotic biofuel crops. We investigated the seed dispersal risk and invasiveness potential of both J. curcas monoculture plantations and live fences into adjacent cultivated and uncultivated land use systems in Sissili province, Burkina Faso. Invasiveness potential was assessed through (i) detecting evidence of natural regeneration in perimeters around J. curcas plantations and live fences, (ii) assessing seed dispersal mechanisms, and (iii) assessing seedling establishment potential through in situ direct seed sowing. Spontaneous regeneration around the plantation perimeters of the three sites was very low. Individual seedling density around J. curcas live fences was less than 0.01 m⁻² in all sites. Seventy percent of the seedlings were found close to the live fence and most of them derived from the same year (96 %), which indicates low seed-bank longevity and seedling survival. J. curcas can be dispersed by small mammals and arthropods, particularly rodents and ants. In some sites, such as in Onliassan, high secondary seed dispersal by animals (up to 98 %) was recorded. There were highly significant differences in germination rates between seeds at the soil surface (11 %) and those buried artificially at 1–2-cm depth (64 %). In conclusion, we failed to find convincing evidence of the spreading of J. curcas or any significant impact on the surrounding environment.

Efecto del tipo de explante, regulador de crecimiento y medio de cultivo sobre la capacidad morfogénica de jatropha curcas L.

La especie Jatropha curcas L., comúnmente conocida en México como piñoncillo, es una planta productora de aceite que ha recibido gran atención en recientes años al utilizarse como fuente de energía por su gran potencial para la elaboración de biodiesel. Sin embargo, su introducción mundial como especie bioenergética se ha dado con diferentes grados de éxito debido al heterogéneo rendimiento de semillas y contenido de aceite como consecuencia de su amplia variabilidad genética. Esto ha impulsado la selección de genotipos elite, los cuales deben contar con un protocolo de propagación clonal por medio del cultivo de tejidos vegetales para acelerar el desarrollo de cultivares. La mayoría de los estudios morfogénicos se han hecho a partir de explantes de genotipos procedentes de la India, de modo que es necesario el estudio de los factores que afectan la morfogénesis en genotipos mexicanos, debido a la amplia variación genética. Los objetivos del presente estudio fueron: i) evaluar la expresión morfogénica de explantes bajo diferentes niveles de reguladores de crecimiento (thidiazurón, 6- bencilaminopurina y ácido indol-3-butírico) en dos medios de cultivo (Yasuda y MS), ii) estudiar la respuesta de explantes por efecto de 500 mg L-1 de polivinilpirrolidona (PVP) en la etapa de establecimiento in vitro de dos genotipos de Jatropha curcas (INI-3 e INI-6), y iii) determinar el comportamiento de la enzima polifenol oxidasa (PPO) en explantes de hoja y peciolo de dos genotipos de Jatropha curcas (INI-3 e INI-6) bajo la aplicación de hipoclorito de sodio (NaClO) al 3.24 % como agente desinfectante. En la etapa de establecimiento in vitro se evaluó el efecto del PVP en explantes de hoja y peciolo de los genotipos INI-3 e INI-6 bajo un diseño completamente al azar (DCA) con un arreglo factorial 2x2 con 90 repeticiones por tratamiento y un explante por unidad experimental, donde en el factor A fueron los genotipos (INI-3 e INI-6) y el factor B las dosis de PVP (control y 500 mg L-1). Las variables evaluadas en una prueba de ji-cuadrada fueron: viabilidad y presencia de callo, mientras que el peso de callo se evaluó por un análisis de varianza. En la etapa de inducción se analizaron los medios de cultivo Yasuda y MS más la interacción con diferentes dosis de thidiazurón (1.5 y 3.0 mg L−1), 6-bencilaminopurina (1.5 y 3.0 mg L−1), y (AIB) ácido indol-3-butírico (0.0, 0.5 y 1.0 mg L−1) en explantes de peciolo del genotipo INI-6, bajo un DCA con arreglo factorial 2x2x2x3 con tres repeticiones, compuestas de dos explantes por unidad experimental, donde la variable presencia de callo fue evaluada en un análisis de regresión logística. La determinación de la actividad de PPO se realizó bajo un DCA con arreglo factorial 2X2X2 con tres repeticiones, donde en el factor A fueron las dosis de NaClO (control y 3.24 %), el factor B los tipos de explantes (hoja y peciolo) y el factor C los genotipos (INI-6 e INI-3). Los resultados del establecimiento in vitro mostraron que únicamente el explante de peciolo fue viable al cultivo, revelando que los genotipos de estudio no presentan asociación con las frecuencias de explantes viables de acuerdo con las pruebas de ji-cuadrada. En esta misma etapa se encontró que la viabilidad de explantes varió según la posición del peciolo con base en el ápice terminal, donde los explantes del segundo nudo presentaron la mayor viabilidad con base en una prueba de jicuadrada. Además, la adición de PVP aumentó la viabilidad de explantes de peciolo e indujo la proliferación de callo con una diferencia significativa en la producción de callo fresco entre genotipos según el análisis de varianza. En la etapa de inducción se encontró que los factores AIB y TDZ además de las interacciones “TDZ*AIB” y “TDZ*BAP*AIB” están relacionadas significativamente con la presencia de callo y ningún tratamiento indujo el desarrollo de brotes a las ocho semana de cultivo in vitro. En la determinación de la actividad de PPO, se encontró que estadísticamente la aplicación de NaClO al 3.24 % causa el aumento en la actividad de PPO, además se descubrió diferencias estadísticas entre explantes y genotipos de estudio.

Distribuição espacial de adultos de Empoasca kraemeri (Hemiptera: Cicadellidae) em pinhão-manso Jatropha curcas L.

2016

Produção e distribuição da biomassa de Jatropha curcas no Semiárido Brasileiro.

RESUMO: Com o objetivo de avaliar a produção e distribuição da biomassa da parte aérea de diferentes genótipos de pinhão-manso no semiárido brasileiro, foi implantado um experimento na Fazenda Gabriela, localizada no município de Santa Maria da Boa Vista, Pernambuco. O delineamento experimental adotado foi em blocos casualizados, com dez tratamentos (genótipos de pinhão-manso) e três repetições, em parcelas lineares de seis plantas, com bordadura simples e espaçamento de 3,0 x 2,0 m. Foram aplicadas uma adubação correspondente a 150 g de NPK (06:24:12) por cova no plantio e duas adubações de cobertura com 150 g.planta-1 de NPK (10:10:10) aos seis e aos doze meses de idade. As plantas foram irrigadas semanalmente por gotejamento com uma aplicação média de 20 litros de água por planta durante o período de estiagem da região. Aos 24 meses de idade, foi medida a altura total das plantas, o diâmetro médio das bifurcações a 1,30 m da superfície do solo e o número de bifurcações a 0,5 m de altura. Foram feitas 26 colheitas semanais de frutos/sementes. Os frutos foram colhidos maduros, antes de sua queda ao chão, durante sete meses. Os genótipos apresentaram elevada uniformidade agronômica, exceto para a variável número de bifurcações, onde o genótipo 1701 foi superior aos genótipos 1501, 1602, 1703 e 1601. A produção de biomassa dos genótipos em condições irrigadas no semiárido é elevada e a distribuição da biomassa dos genótipos nos diferentes componentes seguiu a ordem decrescente: raiz>frutos>galhos grossos>folhas>casca>galhos finos. ABSTRACT: In order to assess production and distribution of biomass shoots of different genotypes of Jatropha curcas under irrigation in the semiarid region of Pernambuco, Brazil, an experiment was established in Gabriela Farm, in the municipality of Santa Maria da Boa Vista-PE. The experimental design was randomized blocks with ten treatments (genotypes of Jatropha curcas), and three replications in row plots of six plants, with a single border and spacing of 3.0 x 2.0 m. Plants were fertilized with 150 g of NPK (06:24:12) at planting time, and a topdressing with 150 g.planta-1 NPK (10:10:10) applied at six and twelve months of age. The plants were irrigated weekly using a dripping system with an average water application of 20 l.plant-1 during the dry period of the region. At 24 months of age, the overall height of the plants, the average diameter of bifurcations at 1.30m from the soil level and the number of bifurcations at 0.5 m of height were evaluated. Twenty six fruit/ seed harvests were done weekly. Fruits were harvested ripe, before falling on the ground, for seven months. To determine dry biomass, the plants were cut at 0.30 m from soil level. The genotypes showed high agronomic uniformity, except for the variable number of bifurcations, where the genotype 1701 was superior to the genotypes 1501, 1602, 1703 and 1601. Biomass production of genotypes in irrigated conditions in the semiarid region is high and the distribution of biomass followed the decreasing order: root>fruit>thick branches>leaves>bark>thin branches.

Nutrient accumulation, export and cycling in Jatropha curcas L.

2016

IMPACTO DE ESTABLECER JATROPHA CURCAS PARA PRODUCIR BIODIESEL, EN TRES COMUNIDADES DE MICHOACÁN, MÉXICO, ABORDADO A PARTIR DE DIFERENTES ESCALAS

México, a pesar de ser un país productor de petróleo, impulsa en el 2007 el “Programa Nacional de Introducción de Bioenergéticos”, sin que existan aportes reales al desarrollo del mercado interno de biodiesel. En Michoacán, la iniciativa privada y el gobierno local gestionaron infraestructura para obtener biodiesel sin que se tengan resultados; no obstante, varias comunidades en el Estado han plantado Jatropha curcas con ayuda de subsidios del gobierno Federal y el apoyo de la iniciativa privada. En el presente estudio se tiene como objetivo enmarcar la problemática de tres comunidades de Michoacán respecto a la situación Internacional, Nacional y Local, para determinar los impactos en los hogares, considerando la competencia de las plantaciones en su espacio de producción agrícola y las oportunidades de mercado, tomando en cuenta las visiones de los diferentes actores involucrados en la problemática.

Avaliação toxicológica da torta de pinhão-manso Jatropha curcas em ratos.

2016

Valutazione della sostenibilità ambientale tramite metodologia LCA di sistemi per lo sfruttamento di fonti alternative di energia e materiali

La dissertazione ha riguardato l’analisi di sostenibilità di un sistema agronomico per la produzione di olio vegetale a fini energetici in terreni resi marginali dall’infestazione di nematodi. Il processo indagato ha previsto il sovescio di una coltura con proprietà biofumiganti (brassicacea) coltivata in precessione alla specie oleosa (soia e tabacco) al fine di contrastare il proliferare dell’infestazione nel terreno. Tale sistema agronomico è stato confrontato attraverso una analisi di ciclo di vita (LCA) ad uno scenario di coltivazione della stessa specie oleosa senza precessione di brassica ma con l’utilizzo di 1-3-dicloropropene come sistema di lotta ai nematodi. Allo scopo di completare l’analisi LCA con una valutazione dell’impatto sull’uso del suolo (Land use Impact) generato dai due scenari a confronto, sono stati costruiti due modelli nel software per il calcolo del Soil Conditioning Index (SCI), un indicatore quali-quantitativo della qualità del terreno definito dal Dipartimento per l’Agricoltura degli Stati Uniti d’America (USDA).

Analisi delle prestazioni di un impianto cogenerativo a biomassa

Studio del funzionamento in off - design dei due motori a combustione interna alimentati ad olio vegetale presenti all'interno dell'impianto cogenerativo a biomassa.