The effect of the year of wheat variety release on productivity and stability of performance on two organic and two non-organic farms

Nineteen wheat cultivars, released from 1934 to 2000, were grown at two organic and two non-organic sites in each of 3 years. Assessments included grain yield, grain protein concentration, protein yield, disease incidence and green leaf area. The superiority of each cultivar (the sum of the squares of the differences between its mean in each environment and the mean of the best cultivar there, divided by twice the number of environments; CS) was calculated for yield, grain protein concentration and protein yield, and ranked in each environment. The yield and grain protein concentration CS were more closely correlated with cultivar release date at the non-organic sites than at organic sites. This difference may be attributed to higher yield levels with larger differences among cultivars at the non-organic sites, rather than to improved stability (i.e. similar ranks) across sites. The significant difference in the correlation of protein yield CS and cultivar age between organic and non-organic sites would support evidence that the ability to take up mineral nitrogen (N) compared to soil N has been a component of the selection conditions of more modern cultivars (released after 1989). This is supported by assessment of green leaf area (GLA), where more modern cultivars in the non-organic systems had greater late-season GLA, a trend that was not identified in organic conditions. This effect could explain the poor correlation between age and protein yield CS in organic compared to non-organic conditions where modern cultivars are selected to benefit from later nitrogen (N) availability which includes the spring nitrogen applications tailored to coincide with peak crop demand. Under organic management, N release is largely based on the breakdown of fertility-building crops incorporated (ploughed-in) in the previous autumn. The release of nutrients from these residues is dependent on the soil conditions, which includes temperature and microbial populations, in addition to the potential leaching effect of high winter rainfall in the UK. In organic cereal crops, early resource capture is a major advantage for maximizing the utilization of nutrients from residue breakdown. It is concluded that selection of cultivars under conditions of high agrochemical inputs selects for cultivars that yield well under maximal conditions in terms of nutrient availability and pest, disease and weed control. The selection conditions for breeding have a tendency to select cultivars which perform relatively better in non-organic compared to organic systems.

Coppicing shifts CO2 stimulation of poplar productivity to above-ground pools: a synthesis of leaf to stand level results from the POP/EUROFACE experiment

A poplar short rotation coppice (SRC) grown for the production of bioenergy can combine carbon (C) storage with fossil fuel substitution. Here, we summarize the responses of a poplar (Populus) plantation to 6 yr of free air CO2 enrichment (POP/EUROFACE consisting of two rotation cycles). We show that a poplar plantation growing in nonlimiting light, nutrient and water conditions will significantly increase its productivity in elevated CO2 concentrations ([CO2]). Increased biomass yield resulted from an early growth enhancement and photosynthesis did not acclimate to elevated [CO2]. Sufficient nutrient availability, increased nitrogen use efficiency (NUE) and the large sink capacity of poplars contributed to the sustained increase in C uptake over 6 yr. Additional C taken up in high [CO2] was mainly invested into woody biomass pools. Coppicing increased yield by 66% and partly shifted the extra C uptake in elevated [CO2] to above-ground pools, as fine root biomass declined and its [CO2] stimulation disappeared. Mineral soil C increased equally in ambient and elevated [CO2] during the 6 yr experiment. However, elevated [CO2] increased the stabilization of C in the mineral soil. Increased productivity of a poplar SRC in elevated [CO2] may allow shorter rotation cycles, enhancing the viability of SRC for biofuel production.

Soil management in relation to sustainable agriculture and ecosystem services

Requirements for research, practices and policies affecting soil management in relation to global food security are reviewed. Managing soil organic carbon (C) is central because soil organic matter influences numerous soil properties relevant to ecosystem functioning and crop growth. Even small changes in total C content can have disproportionately large impacts on key soil physical properties. Practices to encourage maintenance of soil C are important for ensuring sustainability of all soil functions. Soil is a major store of C within the biosphere – increases or decreases in this large stock can either mitigate or worsen climate change. Deforestation, conversion of grasslands to arable cropping and drainage of wetlands all cause emission of C; policies and international action to minimise these changes are urgently required. Sequestration of C in soil can contribute to climate change mitigation but the real impact of different options is often misunderstood. Some changes in management that are beneficial for soil C, increase emissions of nitrous oxide (a powerful greenhouse gas) thus cancelling the benefit. Research on soil physical processes and their interactions with roots can lead to improved and novel practices to improve crop access to water and nutrients. Increased understanding of root function has implications for selection and breeding of crops to maximise capture of water and nutrients. Roots are also a means of delivering natural plant-produced chemicals into soil with potentially beneficial impacts. These include biocontrol of soil-borne pests and diseases and inhibition of the nitrification process in soil (conversion of ammonium to nitrate) with possible benefits for improved nitrogen use efficiency and decreased nitrous oxide emission. The application of molecular methods to studies of soil organisms, and their interactions with roots, is providing new understanding of soil ecology and the basis for novel practical applications. Policy makers and those concerned with development of management approaches need to keep a watching brief on emerging possibilities from this fast-moving area of science. Nutrient management is a key challenge for global food production: there is an urgent need to increase nutrient availability to crops grown by smallholder farmers in developing countries. Many changes in practices including inter-cropping, inclusion of nitrogen-fixing crops, agroforestry and improved recycling have been clearly demonstrated to be beneficial: facilitating policies and practical strategies are needed to make these widely available, taking account of local economic and social conditions. In the longer term fertilizers will be essential for food security: policies and actions are needed to make these available and affordable to small farmers. In developed regions, and those developing rapidly such as China, strategies and policies to manage more precisely the necessarily large flows of nutrients in ways that minimise environmental damage are essential. A specific issue is to minimise emissions of nitrous oxide whilst ensuring sufficient nitrogen is available for adequate food production. Application of known strategies (through either regulation or education), technological developments, and continued research to improve understanding of basic processes will all play a part. Decreasing soil erosion is essential, both to maintain the soil resource and to minimise downstream damage such as sedimentation of rivers with adverse impacts on fisheries. Practical strategies are well known but often have financial implications for farmers. Examples of systems for paying one group of land users for ecosystem services affecting others exist in several parts of the world and serve as a model.

Enrichment of bioactive compounds in microalgae for aquaculture

Microalgae are promising microorganisms for the production of food and fine chemicals. Several species of microalgae are used in aquaculture with the purpose of transfer bioactive compounds up to the aquatic food chain. The main objective of this project was to develop a stress–inducement strategy in order to enhance the biochemical productivity of Nannochloropsis gaditana, Rhodomonas marina and Isochrysis sp. for aquaculture purposes having in account their growth and organizational differences. In this regard, two experiments were design: the first one consisted on the alteration of overall nutrient availabilities in growth medium; and the second one comprised changes in nitrogen and sulfur concentrations maintaining the concentrations of the other nutrients present in a commercial growth medium (Nutribloom plus), which is frequently used in aquaculture. Microalgae dried biomass was characterized biochemically and elemental analysis was also performed for all samples. In first experimental design: linear trends between nutrient availability in growth media and microalgae protein content were obtained; optimum productivities of eicosapentaenoic (EPA) and docosahexaenoic acids (DHA) were attained for both R. marina and N. gaditana in growth media enriched with 1000 L L-1 of nutrient solution whereas for Isochrysis sp. the double of Nutribloom plus was needed; the decrease of glucans and total monosaccharides with nutrient availability for R. marina and Isochrysis sp. showed the occurrence of a possible depletion of carbohydrates towards lipids and proteins biosynthesis. Second experimental desing: N. gaditana exhibited the highest variation in their biochemical composition against the applied perturbation; variations observed for microalgae in their biochemical composition were reflected in their elemental stoichiometry; in N. gaditana the highest nitrogen concentrations lead to overall maximum productivities of the biochemical parameters. The results of the present work show two stress-inducement strategies for microalgae that may constitute a base for further investigations on their biochemical enhancement.

Acidez do solo e calagem em pomares de frutíferas tropicais

A produtividade agrícola nos trópicos é afetada, principalmente, pelos fatores ligados à acidez do solo (pH, saturação por bases, acidez potencial, disponibilidade de nutrientes). A calagem é uma prática bem conhecida para corrigir a acidez do solo em culturas anuais, ainda que não seja praticada com a regularidade necessária. Entretanto, em culturas perenes, a incorporação de corretivos é mais complexa, devido às características desse grupo de plantas e à carência de informações científicas sobre o assunto. em condições de acidez, a calagem promove a neutralização do Al3+, a elevação do pH e o fornecimento de Ca e Mg, possibilitando a proliferação de raízes, com reflexos positivos no crescimento da parte aérea das plantas. Contudo, devido à baixa solubilidade e à lenta movimentação do calcário ao longo do perfil do solo, há obrigatoriedade de se fazer distribuição uniforme e incorporação profunda, antecedendo a implantação do pomar, a fim de garantir o eficiente aproveitamento de água e de nutrientes contidos nessas camadas. A calagem deve ser considerada um investimento, pois seus benefícios perduram além de um ano ou de uma safra agrícola. Isso se deve ao efeito residual dos corretivos de acidez do solo, sendo o tempo de duração desse efeito dependente de vários fatores, entre os quais: condições edafoclimáticas, cultura, manejo da área e tipo de corretivo empregado. em geral, partículas maiores de calcário têm efeito residual mais prolongado, sendo empregadas na implantação dos pomares. No entanto, a relação entre o tamanho da partícula e o efeito residual tem sido pouco pesquisada, devido à necessidade de estudos de longa duração. em função das elevadas doses de adubos nitrogenados utilizadas nos pomares de altos rendimentos, a acidez do solo aumenta, como resultado do processo de nitrificação. em pomares já implantados, o procedimento atualmente utilizado pelos produtores é a incorporação superficial do calcário na área. As recomendações talvez fossem outras, caso houvesse maior subsídio da pesquisa, tendo em vista os diversos problemas fitossanitários que podem ocorrer, direta ou indiretamente da prática da incorporação do corretivo, tais como redução do sistema radicular, ferimento das raízes e consequente risco de infecções, com disseminação de pragas e doenças no pomar. O objetivo desta revisão é apresentar os principais resultados de pesquisas sobre o assunto, mostrando os efeitos da calagem sobre a fertilidade do solo, a nutrição e a produtividade de frutíferas de grande importância econômica para o Brasil, bem como discutir a duração do efeito residual dos corretivos e a dose mais ecônomica a ser aplicada nos pomares de frutas em implantação e em produção.

Effects of row spacing and intercrop on maize grain yield and forage production of palisade grass

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

Disponibilidade de nutrientes no solo: decomposição e liberação de compostos orgânicos de resíduos vegetais

O objetivo principal desta revisão foi reunir informações a respeito da ação de compostos orgânicos produzidos por plantas na disponibilidade de nutrientes nos solos, principalmente sobre os cátions Ca, Mg e K e sobre o ânion fosfato. O sistema de cultivo adotado ocasiona mudanças nas propriedades químicas e físicas do solo, especialmente na disponibilidade de nutrientes e condicionamento físico do solo. Tem-se observado o acúmulo de nutrientes nas camadas superficiais do solo no sistema de semeadura direta, pelo não-revolvimento do solo e pela deposição de resíduos de culturas na superfície. Os ácidos orgânicos provenientes de plantas podem interagir com a fase sólida e ocupar os sítios de adsorção de nutrientes, competindo diretamente com eles e aumentando sua disponibilidade no solo. A adição de resíduos vegetais pode promover, antes da humificação, a elevação do pH, por promover complexação de H e Al com compostos do resíduo vegetal, deixando Ca, Mg e K mais livres em solução, o que pode ocasionar aumento na saturação da CTC por estes cátions de reação básica. Também é normal observar o aumento na disponibilidade de P no solo com a adição de resíduos vegetais, tanto pelo P presente no resíduo como por competição de compostos orgânicos dos resíduos pelos sítios de troca no solo. A persistência dos compostos orgânicos também é fator que tem grande interferência nos processos de sorção/dessorção de cátions e ânions, dependendo da atividade microbiana, da disponibilidade metabólica do substrato carbonado e da sorção aos colóides do solo.

Water-soluble nutrients in aerial plant parts of peanut and white oat as affected by lime and gypsum application

A calagem e a gessagem influenciam a disponibilidade e a absorção de nutrientes, podendo alterar a quantidade de ácidos orgânicos na parte aérea das culturas. Essas alterações, quantificadas por meio da análise de nutrientes solúveis em água, podem potencializar o efeito da correção do solo, garantindo a sustentabilidade do sistema de semeadura direta. Nesse sentido, objetivou-se avaliar o efeito da aplicação superficial de calcário e gesso no teor de nutientes solúveis em água nos resíduos vegetais das culturas de amendoim e aveia-branca. O experimento foi realizado em Latossolo Vermelho distroférrico em Botucatu (SP), nos anos agrícolas de 2004/2005 e 2005/2006. O delineamento experimental foi em blocos casualizados em esquema de parcelas subdivididas, com quatro repetições, em que as parcelas foram constituídas por doses de calcário, e as subparcelas, pela presença ou ausência da aplicação de gesso. Foi cultivado amendoim no verão e aveia-branca no inverno, em toda a área experimental. Na cultura do amendoim a aplicação de gesso elevou os teores de Ca solúvel em água apenas na primeira safra, em razão do curto período entre a aplicação do produto e a determinação dos teores de nutientes solúveis no extrato vegetal da cultura. A calagem realizada nas culturas de amendoim e aveia-branca elevou os teores solúveis de Ca, Mg, K e não alterou o teor de Cu e reduziu os teores de Zn, Mn e Fe nos dois anos de cultivo. Já a gessagem reduziu os valores da condutividade elétrica do amendoim (2004/2005 e 2005/2006) e da aveia-branca (2004/2005).

Dinâmica de nutrientes na solução do solo em pomar fertirrigado de citros

O objetivo deste trabalho foi avaliar a dinâmica de nutrientes na solução do solo após a aplicação, via fertirrigação, de nitrogênio, fósforo e potássio a laranjeiras. O experimento foi realizado entre setembro de 2007 e outubro de 2009, em pomares de laranjeiras 'Valência' e 'Hamlin', enxertadas sobre citrumeleiro 'Swingle'. Foram avaliadas cinco doses de N, P2O5 e K2O (0, 25, 50, 100 e 200% da dose recomendada). A solução do solo foi extraída a 30 e 60 cm de profundidade, com o auxílio de extratores com cápsulas porosas. Foram realizadas 11 avaliações durante o período experimental, com as extrações iniciadas após 12 horas das fertirrigações. O aumento das doses reduziu o pH (pH~3,5, na maior dose), e aumentou a condutividade elétrica (CE~1,5 dS m-1, na maior dose) e os teores de NH4, NO3, P, K, Mn e Zn na solução do solo, nas duas profundidades amostradas. Nos meses com maior precipitação pluvial, houve perda potencial de nutrientes por lixiviação, pois maiores concentrações de NO3, K e B foram observadas à profundidade de 60 cm. A análise da solução do solo, obtida por extratores com cápsula de cerâmica porosa, pode ser considerada ferramenta auxiliar para monitorar e avaliar a disponibilidade de nutrientes às plantas.

Seed germination and seedling development of white oat affected by silicon and phosphorus fertilization

Os fertilizantes silicatados tem sido cada vez mais usados na agricultura devido a inúmeros benefícios, tais como correção da acidez de solos tropicais e efeitos positivos no desenvolvimento de gramíneas. A disponibilidade de nutrientes e a nutrição de plantas desempenham papel importante na produção de sementes e podem influenciar a qualidade fisiológica de sementes de aveia-branca (Avena sativa L.). Avaliou-se a germinação de sementes e o desenvolvimento de plântulas de aveia-branca em função da adubação com silício e fósforo. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, em esquema fatorial 2 x 4, com seis repetições. Os tratamentos consistiram de 20 e 200 mg dm-3 de P2O5, aplicados na forma de superfosfato triplo, combinados com 0, 150, 300 e 450 mg dm-3 de Si na forma de silicato de potássio. O experimento foi realizado em casa de vegetação, conduzindo-se sete plantas por vaso, com capacidade para 15 L de terra. As panículas foram colhidas e debulhadas manualmente e, as sementes, armazenadas em sacos de papel em condições normais de ambiente. As sementes foram avaliadas quanto ao teor de água, massa de sementes, germinação, condutividade elétrica, comprimento e massa da matéria seca de plântulas. Sementes de aveia-branca com qualidade superior são produzidas com 20 mg dm-3 de P2O5, independente da dose de Si. Sementes com maior germinação e vigor são obtidas com 300 e 450 mg dm-3 de K2SiO3, respectivamente. Os comprimentos da raiz e total das plântulas foram inferiores nas doses de Si até 300 kg ha-1, porém a dose de fósforo somente afetou o desenvolvimento das plântulas de maneira distinta quando aplicada junto com a maior dose de silício.

Medida indireta da clorofila e sua relação com o manejo da adubação nitrogenada em plantas cítricas fertirrigadas

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

Decaimento bacteriano em lagoas de estabilização no Nordeste brasileiro

Stabilization pond system consisting in more sewage treatment used in Rio Grande do Norte (RN), Brazil, representing about 90% of all systems. Fecal bacteria are removed mainly facultative ponds and in maturation ponds. Many factors influence bacterial decay, such as the levels of pH and DO, temperature, light intensity, HDT and nutrient availability. The bacterial decay rate (Kb) is calculated considering many variables, but the hydraulic regime is a significant influence for microorganisms removal, and the dispersed flow which best characterizes a stabilization pond. However, some authors developed equations for the Kb accordant plug flow and complete mixing. This research study aimed to evaluate the bacterial decay of fecal coliform and Enterococcus sp. in stabilization ponds designed to treat domestic sewage, full-scale, in RN. All systems have assessed pretreatment, a facultative pond (LF) followed by two maturation (LM1 and LM2). The parameters availed were: temperature, pH, DO, BOD5, COD, fecal coliform, Enterococcus sp., Chlorophyll a, total suspended solids, fixed and volatile. In general, there were not significant differences for pH, DO and temperature in the ponds, except for the new systems, since they have low flow and hydraulic loads. The removal of organic matter in the ponds was low, about 70%, and nearly all are overloaded organic and operational problems. The bacterial removals were low, with average 96% for LF for fecal coliform, and 98% for Enterococcus sp.; LM1 were in itself a removal for fecal coliform about 71%, and 81% for Enterococcus sp.; LM2 have efficiency of 69% for fecal coliform, and 68% for Enterococcus sp. The equation proposed by Von Sperling (1999), according to the dispersed flow regime, generated empirical values of Kb more approximate to calculated values of Kb. On average, the calculated Kb to coliforms in the LF was 0.31 d-1, and for both maturation ponds were 0.35 d-1. For Enterococcus sp. the average was 0.40 d-1 for LF, 0.55 d-1 for LM1, and 0.58 d-1 for LM2. These results also showed that the Kb obtained in full-scale systems are smaller than those found in pilot-scale ponds. Moreover, one can say that the equation proposed by Marais (1974), according to the complete-mix regime, overestimates Kb. Actual results of Kb indicated that fecal coliforms are more resistant to adverse conditions present in stabilization ponds than Enterococcus sp., therefore, an indicator of microbiological safety and efficiency. The factors significant interventions in the rate of bacterial decay were concentrations of COD, the organic loading and HDT. The few Kb relationship between pH, DO and temperature were not significant. Finally, we conclude that it s essential to correct operation and maintenance, for not performing these activities is one of the main factors contributing to low rates of bacterial decay.

Bouchardia rosea, a vanishing brachiopod species of the Brazilian platform: taphonomy, historical ecology and conservation paleobiology

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

Caracterização florística e estrutural das florestas naturalmente fragmentadas no Parque Estadual do Guartelá, município de Tibagi, estado do Paraná

A Floresta Ombrófila Mista na região dos Campos Gerais do Paraná é naturalmente fragmentada, ocorrendo em forma de capões ou ao longo dos cursos d'água. Com o objetivo de caracterizar a composição e estrutura destes fragmentos e avaliar as correlações entre a distribuição das espécies e variáveis do solo de tal região, realizou-se um estudo no Parque Estadual do Guartelá, Município de Tibagi (24°39'10S e 50°15'25W). Foram alocadas 50 parcelas de 10x10m, distribuídas em capões de diferentes tamanhos e ao longo da floresta que acompanha o Rio Iapó, amostrando todos os indivíduos com altura > 3m. Foram encontrados um alto número de espécies (140) e uma elevada diversidade (H'=4,10), valores acima daqueles relatados para o domínio da Floresta Ombrófila Mista. As análises da composição e estrutura revelaram uma flora de transição entre a Floresta Ombrófila Mista e a Floresta Estacional Semidecidual, com uma maior similaridade com esta última, possivelmente influenciada pelo clima. Uma análise de correspondência canônica identificou as variáveis textura e acidez como as correlacionadas com a distribuição de abundâncias das espécies, ordenando dois grupos distintos: um formado pelas parcelas distribuídas nos capões, relacionadas fortemente à textura do solo; e outro pelas parcelas alocadas na floresta de galeria, associadas principalmente com a disponibilidade de nutrientes.

Phytoplankton assemblages in lateral lagoons of a large tropical reservoir

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)