Efficient phosphorus application strategies for increased crop production in sub-Saharan West Africa

Comparable data are lacking from the range of environments found in sub-Saharan West Africa to draw more general conclusions about the relative merits of locally available rockphosphate (RockP) in alleviating phosphorus (P) constraints to crop growth. To fill this gap, a multi-factorial field experiment was conducted over 4 years at eight locations in Niger, Burkina Faso and Togo. These ranged in annual rainfall from 510 to 1300 mm. Crops grown were pearl millet (Pennisetum glaucum L.), sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench) and maize (Zea mays L.) either continuously or in rotation with cowpea (Vigna unguiculata Walp.) and groundnut (Arachis hypogaea L.). Crops were subjected to six P fertiliser treatments comprising RockP and soluble P at different rates and combined with 0 and 60 kg N ha^-1. For legumes, time trend analyses showed P-induced total dry matter (TDM) increases between 28 and 72% only with groundnut. Similarly, rotation-induced raises in cereal TDM compared to cereal monoculture were only observed with groundnut. For cereals, at the same rate of application, RockP was comparable to single superphosphate (SSP) only at two millet sites with topsoil pH-KCl <4.2 and annual average rainfall >600 mm. Across the eight sites NPK placement at 0.4 g P per hill raised average cereal yields between 26 and 220%. This was confirmed in 119 on-farm trials revealing P placement as a promising strategy to overcome P deficiency as the regionally most growth limiting nutrient constraint to cereals.

Causes of legume-rotation effects in increasing cereal yields across the Sudanian, Sahelian and Guinean zone of West Africa

On-farm experiments and pot trials were conducted on eight West African soils to explore the mechanisms governing the often reported legume rotation-induced cereal growth increases in this region. Crops comprised pearl millet (Pennisetum glaucum L.), sorghum (Sorghum bicolor Moench), maize (Zea mays L.), cowpea (Vigna unguiculata Walp.) and groundnut (Arachis hypogaea L.). In groundnut trials the observed 26 to 85% increases in total dry matter (TDM) of rotation cereals (RC) compared with continuous cereals (CC) in the 4th year appeared to be triggered by site- and crop-specific early season differences in nematode infestation (up to 6-fold lower in RC than in CC), enhanced Nmin and a 7% increase in mycorrhizal (AM) infection. In cowpea trials yield effects on millet and differences in nematode numbers, Nmin and AM were much smaller. Rhizosphere studies indicated effects on pH and acid phosphatase activity as secondary causes for the observed growth differences between RC and CC. In the study region legume-rotation effects on cereals seemed to depend on the capability of the legume to suppress nematodes and to enhance early N and P availability for the subsequent cereal.

Phosphorus placement an acid arenosols of the West African Sahel

Phosphorus (P) deficiency is a major constraint to pearl millet (Pennisetum glaucum L.) growth on acid sandy soils of the West African Sahel. To develop cost-effective fertilization strategies for cash poor farmers, experiments with pearl millet were conducted in southwestern Niger. Treatments comprised single superphosphate hill-placed at rates of 1, 3, 5 or 7 kg P ha^−1 factorially combined with broadcast P at a rate of 13 kg ha^−1. Nitrogen was applied as calcium ammonium nitrate at rates of 30 and 45 kg ha^−1. At low soil moisture, placement of single superphosphate in immediate proximity to the seed reduced seedling emergence. Despite these negative effects on germination, P placement resulted in much faster growth of millet seedlings than did broadcast P. With P application, potassium nutrition of millet was improved and seedling nitrogen uptake increased two- to three-fold, indicating that nitrogen was not limiting early millet growth. Averaged over the 1995 and 1996 cropping seasons, placed applications of 3, 5 and 7 kg P ha^−1 led to 72%, 81% and 88% respectively, of the grain yield produced by broadcasting 13 kg P ha^−1. Nitrogen application did not show major effects on grain yield unless P requirements were met. A simple economic analysis revealed that the profitability of P application, defined as additional income per unit of fertilizer, was highest for P placement at 3 and 5 kg ha^−1.

Cereal/legume rotation effects on rhizosphere bacterial community structure in West African soils

The increased use of cereal/legume crop rotation has been advocated as a strategy to increase cereal yields of subsistence farmers in West Africa, and is believed to promote changes in the rhizosphere that enhance early plant growth. In this study we investigated the microbial diversity of the rhizoplane from seedlings grown in two soils previously planted to cereal or legume from experimental plots in Gaya, Niger, and Kaboli, Togo. Soils from these legume rotation and continuous cereal plots were placed into containers and sown in a growth chamber with maize (Zea mays L.), millet (Pennisetum glaucum L.), sorghum (Sorghum bicolor L. Moench.), cowpea (Vigna unguiculata L.) or groundnut (Arachis hypogaea L.). At 7 and 14 days after sowing, 16S rDNA profiles of the eubacterial and ammoniaoxidizing communities from the rhizoplane and bulk soil were generated using denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE). Community profiles were subjected to peak fitting analyses to quantify the DNA band position and intensities, after which these data were compared using correspondence and principal components analysis. The data showed that cropping system had a highly significant effect on community structure (p <0.005), irrespective of plant species or sampling time. Continuous cereal-soil grown plants had highly similar rhizoplane communities across crop species and sites, whereas communities from the rotation soil showed greater variability and clustered with respect to plant species. Analyses of the ammonia-oxidizing communities provided no evidence of any effects of plant species or management history on ammonia oxidizers in soil from Kaboli, but there were large shifts with respect to this group of bacteria in soils from Gaya. The results of these analyses show that crop rotation can cause significant shifts in rhizosphere bacterial communities.

Quantitative response of the longevity of seed of twelve crops to temperature and moisture in hermetic storage

Seeds of 39 seed lots of a total of twelve different crops were stored hermetically in a wide range of air-dry environments (2-25% moisture content at 0-50 degrees C), viability assessed periodically, and the seed viability equation constants estimated. Within a species, estimates of the constants which quantify absolute longevity (K-E) and the relative effects on longevity of moisture content (C-W) and temperature (C-H and C-Q) did not differ (P >0.05 to P >0.25) among lots. Comparison among the 12 crops provided variant estimates of K-E and C-W (P< 0.01), but common values of C-H and C-Q (0.0322 and 0.000454, respectively, P >0.25). Maize (Zea mays) provided the greatest estimate of K-E (9.993, s.e.= 0.456), followed by sorghum (Sorghum bicolor) (9.381, s.e. 0.428), pearl millet (Pennisetum typhoides) (9.336, s.e.= 0.408), sugar beet (Beta vulgaris) (8.988, s.e.= 0.387), African rice (Oryza glaberrima) (8.786, s.e.= 0.484), wheat (Triticum aestivum) (8.498, s.e.= 0.431), foxtail millet (Setaria italica) (8.478, s.e.= 0.396), sugarcane (Saccharum sp.) (8.454, s.e.= 0.545), finger millet (Eleusine coracana) (8.288, s.e.= 0.392), kodo millet (Paspalum scrobiculatum) (8.138, s.e.= 0.418), rice (Oryza sativa) (8.096, s.e.= 0.416) and potato (Solanum tuberosum) (8.037, s.e.= 0.397). Similarly, estimates of C-W were ranked maize (5.993, s.e.= 0.392), pearl millet (5.540, s.e.= 0.348), sorghum (5.379, s.e.=0.365), potato (5.152, s.e.= 0.347), sugar beet (4.969, s.e.= 0.328), sugar cane (4.964, s.e.= 0.518), foxtail millet (4.829, s.e.= 0.339), wheat (4.836, s.e.= 0.366), African rice (4.727, s.e.= 0.416), kodo millet (4.435, s.e.= 0.360), finger millet (4.345, s.e.= 0.336) and rice (4.246, s.e.= 0.355). The application of these constants to long-term seed storage is discussed.

Avaliação da produtividade de biomassa de capim elefante e sorgo sacarino no Estado do Ceará para uso energético

Com a crescente elevação nas possibilidades de utilização da biomassa nos mais diversos setores da indústria, o presente estudo visa identificar uma alternativa para aumentar a produção utilizando, para tanto, o capim elefante (Pennisetum purpureum) e sorgo sacarino (Sorghum bicolor L.). Os experimentos foram realizados na Fazenda Vitória (4°21'36"S 38°5'17"W) em Beberibe – CE, em uma área total de 1.944 m2. A semeadura foi realizada em 36 parcelas de 54 m2, em delineamento inteiramente casualizado, sendo 9 tratamentos (genótipos) e 4 repetições. Foram utilizados seis diferentes genótipos de sorgo sacarino, s_1, s_2, s_3, s_4, s_5 e s_6. Fazem parte do estudo, ainda, um híbrido de capim elefante e milheto (Pennisetum glaucum), comercialmente conhecido como paraíso, e dois tratamentos de capim elefante, Cameroon e Napier. Para o sorgo sacarino, foram realizadas três colheitas, a primeira avaliada semanalmente e as demais com avaliação única. Para o capim elefante foram realizadas duas colheitas, a primeira com intervalo de 186 dias e a segunda com intervalo de 92 dias. Esse intervalo possibilitou a comparação da produtividade de biomassa de cada tratamento de forma trimestral e semestral. Os resultados observados mostraram que os tratamentos de maior destaque de produtividade de biomassa (base seca) foram com capim elefante, independente do período. Com base nessas informações, concluiu-se que, analisando apenas a produtividade de biomassa, o mais indicado dos tratamentos estudados é o capim elefante Napier ou Cameroon. No entanto, constatou-se que o sorgo sacarino apresentou grande potencial de produtividade com um aditivo, seu mosto pode ser utilizado no processo de fermentação para obtenção do etanol.

Pirólise rápida catalítica do capim elefante utilizando materiais mesoporosos e óxidos metálicos para deoxigenação em bio-óleo

The fast pyrolysis of lignocellulosic biomass is a thermochemical conversion process for production energy which have been very atratactive due to energetic use of its products: gas (CO, CO2, H2, CH4, etc.), liquid (bio-oil) and charcoal. The bio-oil is the main product of fast pyrolysis, and its final composition and characteristics is intrinsically related to quality of biomass (ash disposal, moisture, content of cellulose, hemicellulose and lignin) and efficiency removal of oxygen compounds that cause undesirable features such as increased viscosity, instability, corrosiveness and low calorific value. The oxygenates are originated in the conventional process of biomass pyrolysis, where the use of solid catalysts allows minimization of these products by improving the bio-oil quality. The present study aims to evaluate the products of catalytic pyrolysis of elephant grass (Pennisetum purpureum Schum) using solid catalysts as tungsten oxides, supported or not in mesoporous materials like MCM-41, derived silica from rice husk ash, aimed to reduce oxygenates produced in pyrolysis. The biomasss treatment by washing with heated water (CEL) or washing with acid solution (CELix) and application of tungsten catalysts on vapors from the pyrolysis process was designed to improve the pyrolysis products quality. Conventional and catalytic pyrolysis of biomass was performed in a micro-pyrolyzer, Py-5200, coupled to GC/MS. The synthesized catalysts were characterized by X ray diffraction, infrared spectroscopy, X ray fluorescence, temperature programmed reduction and thermogravimetric analysis. Kinetic studies applying the Flynn and Wall model were performed in order to evaluate the apparent activation energy of holoceluloce thermal decomposition on samples elephant grass (CE, CEL and CELix). The results show the effectiveness of the treatment process, reducing the ash content, and were also observed decrease in the apparent activation energy of these samples. The catalytic pyrolysis process converted most of the oxygenate componds in aromatics such as benzene, toluene, ethylbenzene, etc

Allelopathic plants. 7. Sunflower (Helianthus annuus L.)

Sunflower is an annual dicotyledonous plant, herbaceous, erect and native of North America. It is thermo- and photo-insensitive, hence, can be grown round the year in sub-tropical and tropical countries. Only two spp. H. annuus and H. tuberosum are cultivated for food, remaining spp. are ornamentals, weeds and wild plants. However, H. annuus is allelopathic and inhibit the growth and development of other plants thus reducing their productivity. Much information is available about the allelopathic effects of sunflower crop on following crops in crop rotations. Although it is harmful to all crops, but, is less harmful to crops of Graminae family than other families. It seems that the harmful effects of sunflower in crop rotations are due to release and accumulation of root exudates during crop growth in soil. Soil incorporation of its fresh (green manure) or dry biomass in soil is inhibitory to both crops and weed spp. Several allelochemicals have been characterized from the H. annuus, which inhibit the seed germination and seedling growth of A. albus, A. viridis, Agropyron repens (Elymus repens), Ambrosia artemsiifolia, Avena fatua, Celosia crustata, Chenopodium album, Chloris barbara, Cynodon dactylon, D. sanguinalis, Dactyloctenium ageyptium, Digitaria ciliaris, Echinochloa crus-galli, Flaveria australasica, Parthenium hysterophorus, Portulaca oleracea, Sida spinosa, Trianthema portulacastrum, Veronica perisca the inhibitory effects of this crop may be used for weed management with less herbicides for sustainable agriculture.

Adubação nitrogenada para milho com o uso de plantas de cobertura e modos de aplicação de calcário

O sistema plantio direto (SPD) é uma realidade na região dos Cerrados, mas alguns questionamentos persistem nesse tipo de manejo como o modo de realização da calagem e a dose de nitrogênio (N) a ser adotada em cultura comercial, em relação às culturas precedentes. Desse modo, objetivou-se avaliar modos de aplicar o calcário na implantação do SPD e o efeito de culturas de cobertura precedentes sobre a necessidade de adubação nitrogenada da cultura do milho, durante diferentes anos agrícolas. O delineamento experimental utilizado foi de blocos casualizados, em esquema fatorial 5 x 2 (modos de aplicação do calcário x culturas de cobertura) e posterior divisão em três subparcelas, referentes às doses de N (0, 90 e 180 kg ha-1). Foram avaliados quatro modos de aplicação de calcário: incorporado a 0-0,2 m, em out./2001; dose total em superfície aplicada, em out./2001; aplicação de 1/2 da dose, em out./2001, e 1/2, em ago./2002, na superfície; e aplicação de 1/3 da dose recomendada, em mar./2001, + 1/3, em out./2001, e 1/3, em ago./2002, também em superfície. Além de um tratamento testemunha (sem calcário) e duas culturas de cobertura, crotalária e milheto. Os diferentes modos de calagem não alteraram a produtividade de grãos de milho. O cultivo de milho após crotalária apresentou melhor desempenho e menor demanda de adubação nitrogenada, quando comparado ao cultivado após milheto.

Emergência de plantas daninhas em lavouras de feijão e de trigo após o cultivo de espécies de cobertura de solo

O objetivo do trabalho foi avaliar a emergência das espécies de plantas daninhas Euphorbia heterophylla e Bidens pilosa em áreas de produção de feijão e de trigo, após o cultivo de plantas de cobertura. O trabalho foi conduzido em área sob sistema de plantio direto na palha, manejado por cinco anos consecutivos, na Fazenda Capivara, da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) Arroz e Feijão, localizada no município de Santo Antônio de Goiás, GO. O solo do local é classificado como Latossolo Vermelho distrófico. Os tratamentos foram constituídos pela combinação de sete plantas de cobertura de solo: braquiarão (Brachiaria brizantha) - cv. Marandu; braquiarão em consórcio com o milho (Zea mays) - híbrido HT BRS 3150; guandu-anão (Cajanus cajan); milheto (Pennisetum glaucum) - cv. BN-2; mombaça (Panicum maximum) cv. Mombaça; sorgo granífero (Sorghum bicolor) - cv. BR 304; e estilosantes (Stylosanthes guianensis) - cv. Mineirão e por duas culturas cultivadas em sucessão nas áreas: feijão cv. Pérola e trigo - Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) 42. Todas as plantas de cobertura foram cortadas no mesmo dia, utilizando-se um triturador de palhada, e deixadas na superfície do solo. As semeaduras do feijão e do trigo foram realizadas sessenta dias após o corte das culturas de cobertura. Foram realizadas duas contagens do número de plantas emergidas de E. heterophylla e de B. pilosa, separadas em três estágios de crescimento (plantas com menos de duas folhas, de duas a quatro folhas e com mais de quatro folhas). Entre as plantas de cobertura testadas, braquiarão e mombaça se mostraram as mais promissoras em reduzir a emergência de plantas daninhas em cultivos subseqüentes, apresentando resultados significativos na diminuição do número de plantas de E. heterophylla estabelecidas nas áreas cultivadas com feijão ou com trigo. Não se constataram diferenças quanto à capacidade das culturas de feijão e de trigo em reduzir a população de E. heterophylla e B. pilosa.

Efeitos de geada no desenvolvimento do feijoeiro em sucessão a espécies vegetais e adubação nitrogenada

O objetivo deste trabalho foi verificar o efeito de geada no desenvolvimento do feijoeiro em experimentação de cultivo em sucessão a espécies de cobertura e adubação nitrogenada, em delineamento experimental de blocos ao acaso em esquema de parcelas subdivididas, com quatro repetições. As parcelas foram constituídas pelas espécies Sorghum bicolor tipo guinea, Canavalia brasiliensis, Sorghum bicolor, Crotalaria juncea, Pennisetum glaucum e uma testemunha mantida no limpo, enquanto as subparcelas por doses de nitrogênio em cobertura (0, 25, 50 e 75 kg ha-1 de N), utilizando-se como fonte a uréia. Menores danos e severidade da geada foram constatados em plantas de feijão cultivadas após as espécies Canavalia brasiliensis e Crotalaria juncea, devido à menor quantidade de massa seca residual em relação à das culturas de gramíneas. Produtividades superiores de grãos de feijoeiro após geada foram obtidas na sucessão com Crotalária juncea e C. brasiliensis e com a aplicação de doses entre 44,5 e 52,0 kg ha-1 de N, em cobertura.

Desempenho de uma semeadora-adubadora direta, em função da velocidade de eslocamento e do tipo de manejo da biomassa da cultura de cobertura do solo

O objetivo do presente trabalho foi estudar o desempenho de uma semeadora-adubadora, operando em duas velocidades sobre a palhada da cultura do milheto (Pennisetum glaucum (L.) R. Brown), após diferentes manejos, na semeadura direta da cultura da soja (Glycine Max L.). O experimento foi realizado com seis tratamentos, em esquema fatorial, delineados em blocos ao acaso, com quatro repetições. Os tratamentos combinaram três manejos (triturador de palhas tratorizado, rolo- faca e herbicida) com duas velocidades de deslocamento da semeadora-adubadora (5,2 e 7,3 km h-1). Foram analisadas as seguintes variáveis: acúmulo e decomposição de massa seca do milheto, índice de emergência da cultura da soja, uniformidade de distribuição longitudinal de sementes, capacidade de campo efetiva da semeadora-adubadora e produtividade da soja. Os resultados mostraram que não houve diferença na decomposição da massa de milheto após os manejos e que esses, juntamente com a velocidade de deslocamento do conjunto trator-semeadora-adubadora, não influenciaram no número de dias para a emergência das plântulas de soja e na distribuição longitudinal das sementes. A capacidade de campo efetiva da semeadora-adubadora foi maior na velocidade mais alta. O rendimento de grãos não diferiu significativamente nos tratamentos estudados.

Influence of type and amount of straw cover on weed emergence

This research was undertaken during 2003-2004 growing season to evaluate the effects of type [forage sorghum hybrid Cober Exp (Sorghum bicolor x Sorghum sudanense), forage millet (Pennisetum americanum var. BN2), finger millet (Eleusine coracana), and St Lucia grass (Brachiaria brizantha)] and amount of straw cover (5.5 and 3.0 t ha(-1)) upon the emergence of Bidens pilosa, Chamaesyce spp., Amaranthus spp., and Commelina benghalensis, under field conditions of the Brazilian Cerrado, in the region of Uberlandia-MG. The control consisted additional treatment lacking the straw cover. Emergence of weed depended on the type and amount of straw cover, as well as the weed species. The lowest number of B. pilosa seedlings was found in the presence of forage sorghum straw; Chamaesyce spp. in the lack of straw; Amaranthus spp. in the presence of higher amount of forage sorghum and forage millet, and lower amounts of forage millet and Finger Millet. All the types and amounts of straw reduced the emergency of C. benghalensis, except at the lowest level of St Lucia grass and the lack of straw.

Manejo de plantas daninhas em soja geneticamente modificada tolerante ao glyphosate

Os sistemas de produção transgênicos, assim como os convencionais, exigem, além do controle químico, a adoção de outras estratégias de manejo de plantas daninhas. Objetivou-se, com este trabalho, avaliar o controle químico de plantas daninhas, em soja geneticamente modificada (transgênica) tolerante ao herbicida glyphosate associado a coberturas vegetais, na entressafra. O experimento foi instalado em área experimental da FCAV/Unesp, Jaboticabal (SP). O delineamento experimental foi o de blocos ao acaso, em esquema de parcelas subdivididas, com quatro repetições. Nas parcelas, foram avaliadas as coberturas vegetais de Brachiaria brizantha (braquiarão cv. Marandu), Pennisetum americanum (milheto forrageiro cv. BN2) e vegetação espontânea, e, nas subparcelas, os herbicidas glyphosate, chlorimuron - ethyl + lactofen em mistura e fluazifop-p-butyl em aplicação sequencial, além de duas testemunhas sem aplicação. A cobertura com braquiarão contribuiu para o controle químico, exercendo supressão das plantas daninhas. A aplicação única de 720 g e.a. ha-1de glyphosate, independentemente da cobertura vegetal utilizada na entressafra, foi suficiente para o controle adequado de Acanthospermum hispidum, Alternanthera tenella, Amaranthus sp., Bidens pilosa, Xanthium strumarium, Cenchrus echinatus, Digitaria sp. e Eleusine indica, com resultados similares ao tratamento (chlorimuron-ethyl + lactofen) + fluazifop-p-buthyl. Comparados à testemunha capinada, os herbicidas testados não afetaram a altura das plantas, massa seca da parte aérea, massa de 100 grãos e a produtividade de grãos. As plantas de soja crescidas sobre os resíduos vegetais de braquiarão e milheto forrageiro apresentaram maior altura, porém, nenhuma outra característica avaliada na cultura foi influenciada pelas coberturas.

Influência do tipo e da quantidade de resíduos vegetais na emergência de plantas daninhas

Com o objetivo de avaliar os efeitos da semeadura no outono/inverno de diferentes espécies: sorgo de cobertura (Sorghum bicolor x Sorghum sudanense 'híbrido Cober Exp'), milheto forrageiro (Pennisetum americanum 'var. BN2'), capim-pé-de-galinha (Eleusine coracana) e braquiária (Brachiaria brizantha) para formação de palha (nas quantidades de 3,0 e 5,5 t ha¹), na emergência de plantas daninhas, foi conduzido experimento no ano agrícola 2003/04, na fazenda Três Marcos, em Uberlândia, MG. Foi mantida uma testemunha como tratamento adicional, sem cobertura com restos vegetais. A composição específica e as densidades populacionais das comunidades infestantes foram influenciadas pelos sistemas de produção de cobertura morta. A emergência das plantas daninhas foi menor nas coberturas de sorgo e braquiária e nos maiores níveis de palha. O número de plântulas emergidas de Bidens pilosa, Amaranthus spp., Commelina benghalensis, Leucas martinicensis e gramíneas foi inibido pelas coberturas, enquanto para Chamaesyce spp. os resíduos contribuíram para incremento na sua emergência.