Factors affecting fertilisation and early embryo quality in single- and superovulated dairy cattle

Data on fertilisation and embryo quality in dairy cattle are presented and the main factors responsible for the low fertility of single-ovulating lactating cows and embryo yield in superovulated dairy cattle are highlighted. During the past 50 years, the fertility in high-producing lactating dairy cattle has decreased as milk production increased. Recent data show conception rates to first service to be approximately 32% in lactating cows, whereas in heifers it has remained above 50%. Fertilisation does not seem to be the principal factor responsible for the low fertility in single-ovulating cows, because it has remained above 80%. Conversely, early embryonic development is impaired in high-producing dairy cows, as observed by most embryonic losses occurring during the first week after fertilisation. However, in superovulated dairy cattle, although fertilisation failure is more pronounced, averaging approximately 45%, the percentage of fertilised embryos viable at 1 week is quite high (>70%). Among the multifactorial causes of low fertility in lactating dairy cows, high feed intake associated with low concentrations of circulating steroids may contribute substantially to reduced embryo quality. Fertilisation failure in superovulated cattle may be a consequence of inappropriate gamete transport due to hormonal imbalances.

Intraspecific co-variation between egg and body size affects fertilisation kinetics of free-spawning marine invertebrates

Fertilisation of eggs of free-spawning marine invertebrates depends on factors affecting sperm concentration in the field and also on gamete characteristics such as egg size. In the free-spawning intertidal ascidian Pyura stolonifera mean egg size increased with maternal size in 2 separate populations. The largest ascidian produced eggs that were, on average, 50% greater in volume than the eggs produced by the smallest individual studied. There was no evidence to suggest that egg density varied with adult size and egg dry organic weight increased with maternal size. The fertilisation kinetics of this species were strongly affected by the variation in egg size, with the eggs of large individuals requiring much less concentrated sperm to achieve maximal levels of fertilisation success than the eggs of small individuals. We suggest that variation in egg size between individuals of different sizes and ages may be an important factor in determining fertilisation success for ascidians of this species.

Low temperature induced spikelet sterility in rice. I. Nitrogen fertilisation and sensitive reproductive period

Low temperature during panicle development in rice increases spikelet sterility. This effect is exacerbated by high rates of nitrogen (N) application in the field. Spikelet sterility induced by low temperature and N fertilisation was examined in glasshouse experiments to clarify the mechanisms involved. In two glasshouse experiments, 12-h periods of low (18/13degreesC) and high (28/23degreesC) day/night temperatures were imposed over periods of 5-7 days during panicle development, to determine the effects of low temperature and N fertilisation on spikelet sterility. In one experiment, 50% sunlight was imposed together with low temperature to investigate the additive effects of reduced solar radiation and low temperature. The effect of increased tillering due to N fertilisation was examined by a tiller removal treatment in the same experiment. Pollen grain number and spikelet sterility were recorded at heading and harvest, respectively. Although there was no significant effect of low temperature on spikelet sterility in the absence of applied N, low temperature greatly increased spikelet sterility as a result of a reduction in the number of engorged pollen grains per anther in the presence of applied N. Spikelet sterility was strongly correlated with the number of engorged pollen grains per anther. Low temperature during very early ( late stage of spikelet differentiation-pollen mother cell stage) and peak ( second meiotic division stage-early stage of extine formation) microspore development caused a severe reduction in engorged pollen production mainly as a result of reduced total pollen production. Unlike low temperature, the effect of shading was rather small. The increased tillering due to application of high rates of N, increased both spikelet number per plant and spikelet sterility under low temperature conditions. The removal of tillers as they appeared reduced the number of total spikelets per plant and maintained a large number of engorged pollen grains per anther which, in turn, reduced spikelet sterility. The number of engorged pollen grains per anther determined the numbers of intercepted and germinated pollen grains on the stigma. It is concluded that N increased tillering and spikelet number per plant and this, in turn, reduced the number of engorged pollen grains per anther, leading into increased spikelet sterility under low temperature condition.

Serum-Mediane von Placentaprotein-Markern: Relevanz der Unterschiede zwischen spontanen und nach-in-vitro-Fertilisation eingetretenen Schwangerschaften für das fetale Trisomie-Screening.

Trisomy-21 (Down syndrome) is the most frequent chromosomal abnorm- ality but only one third of cases would be detected by amniocentesis based on maternal age alone. Serum screening tests in the early second trimester increase the detec- tion rate to 60-65%, and more recently it was found that such screening was also possible in the first trimester by quantifying a diffe- rent panel of markers. The concen- trations of these placental proteins are strongly dependent on gestatio- nal age; thus control medians must be established and precise dating is essential. Serum chorionic gonado- trophin (HCG) levels were recently found to be increased in IVF preg- nancies compared to spontaneous gestations, leading to a falsely ele- vated trisomy screening risk. The aim of this preliminary study was to find out whether, in the first-trime- ster screening, the markers similarly differed between IVF and spontane- ous pregnancies which would call for the establishment of separate normal medians for IVF patients. We compared 24 pregnancies ob- tained after ovarian stimulation and IVF with six women after thawed embryo transfer (unstimulated cycle) and 63 gestation- and maternal-age matched spontaneously pregnant controls. A single serum was ob- tained between 6 and 16 weeks of gestation and various placental protein levels determined by im- munometric assays. Serum levels of pregnancy-associated plasma protein A (PAPP-A), which is the major marker in the first-trimes- ter screening test, were reduced in IVF pregnancies: after 9 weeks of gestation, multiples of median (MoMs) ranged between 0.23 and 3.58 (logarithmic mean 0.743). For the frozen/thawed transfers, this value was 1.08. In the 9-12 week group containing 6 cases of IVF, three thawed transfers and 25 con- trols, PAPP-A was significantly redu- ced in the stimulated compared to the nonstimulated cycles. In the late first and early second trimester the difference was not significant in our small group but the trend persisted. Pregnancies after IVF will thus show an increased incidence of false positive results in fetal trisomy-21 screening, and special medians should be established for these pati- ents.

Effects of fertilisation and irrigation practices on yield, maturity and storability of onions

Selostus: Lannoituksen ja kastelun vaikutus sipulin satoon, sadon valmistumiseen ja varastokestävyyteen

Evaluation des pratiques d'irrigation, de fertilisation et d'application de pesticides dans l'agriculture périurbaine de Dakar, Sénégal

RESUMEL'agriculture urbaine et périurbalne - nommée ci-après AU - est un thème fort de recherche transversale, au vu des nombreux enjeux économiques, sociaux et environnementaux. L'objectif de cette recherche était de contribuer à une meilleure connaissance des processus de transfert de polluants et du cycle des nutriments à l'échelle locale, afin de déterminer sous quelles conditions l'AU de Dakar peut être pratiquée sans porter atteinte à la santé et à l'environnement.Une approche basée sur l'étude des processus géochimiques dans ie sol jusqu'à la nappe a été choisie, à l'échelle de la parcelle cultivée et à une échelle un peu plus large de la zone périurbaine de Dakar pour déterminer les influences du type d'occupation du sol.L'évaluation des impacts de l'irrigation avec des eaux usées brutes et des eaux de nappe saumâtres sur la qualité des sols (chapitre 2) a montré que l'alcalinité et les teneurs en calcium élevées des eaux saumâtres induisent la précipitation de CaC03 dans l'horizon superficiel du sol. Na remplace consécutivement Ca sur le complexe argilo-humique du sol et les bicarbonates diminuent dans la solution du sol. Le carbone organique dissout (COD) augmente significativement dans la solution du sol et dans la nappe sous-jacente. Malgré l'alcalinité et les teneurs très élevées en calcium des eaux usées, il y a peu de précipitation de CaC03 dans l'horizon superficiel du sol et une faible augmentation du sodium échangeable ESP. La nitrification de l'ammonium des eaux usées (moy 190mg/L à Pikine) produit des protons, qui ne sont plus tamponnés par les bicarbonates exportés hors du profil. Il y a alors une nette baisse de pH des sols irrigués par des eaux usées non traitées. Les sols irrigués par des eaux usées et saumâtres stockent moins de C et Ν que les sols de référence.L'évaluation de l'influence de l'occupation des sols en zone périurbaine sur à la nappe phréatique peu profonde (chapitre 3) a permis de déterminer les traceurs représentatifs de l'occupation du sol, à savoir Br/CI, NO3/CI et δ180-Ν03 pour l'irrigation par des eaux usées, pH et δ15Ν-Ν03 pour l'irrigation par des eaux de nappe, et Rb+Cr et Κ pour les lixiviats de fosses septiques. Ce chapitre a mis en évidence des points importants de la dynamique de l'azote en zone périurbaine sous deux occupations du sol : (1) la dénitrification est un processus important dans l'agrosystème périurbain de Dakar en bas de dune, dans les gleysols où l'on trouve des conditions temporairement réduites et un substrat organique favorables aux microorganismes de la dénitrification. Les teneurs en nitrates sont presque nulles avec irrigation d'eau de nappe. (2) en bas de pente, mais avec irrigation quotidienne par les eaux usées, l'apport continu d'ammonium inhibe probablement la dénitrification, mais favorise la volatilisation. (3) la nitrification de l'ammonium dans la nappe lors de la lixiviation des fosses septiques se distingue de la nitrification de l'ammonium dans la zone non saturée dans la zone d'agriculture périurbaine par la composition isotopique de l'oxygène de l'eau. Une comparaison des flux d'azote entre l'agrosystème et les quartiers périurbains de Dakar (chapitre 4) ont révélé que ces derniers étaient du même ordre de grandeur par unité de surface, à savoir 2-4 tonnes Ν /ha/an.L'évaluation des flux de pesticides dans l'agrosystème et des risques induits pour les eaux souterraines (chapitre 5) a révélé un fiux total de pesticides de 60kg/ha/an, totalisant 15 matières actives. Seules deux de ces matières actives sont autorisées par le comité des pesticides sahélien. Les pesticides les plus utilisés par les producteurs sont l'organochloré dicofol, les organophosphorés methamidophos, dimethoate et fenithrotion ainsi que le cabamate methomyl. Les flux les plus importants sont de 9 à 7 kg/ha/an (methomyl, methamidophos, ethoprophos et dicofol). Les pesticides qui présentent un risque élevé de contamination des eaux souterraines et qui devraient être prioritaires pour un suivi analytique sont : le carbofuran, le dimethoate, l'ethoprophos et le methomyl.En conclusion, une meilleure gestion de la fertilisation est nécessaire dans la zone d'AU de Dakar, afin de (1) réduire les pertes gazeuses qui contribuent à l'effet de serre, (2) de ralentir la minéralisation du carbone et de l'azote organiques pour créer un stock de C et Ν dans ces sols, (3) de limiter le lessivage dans la nappe et enfin, 4) d'augmenter l'efficacité d'utilisation de Ν par les plantes. Une optimisation de l'irrigation devrait limiter l'alcalinisation secondaire. Enfin, la mise en place d'une lutte intégrée ou biologique contre les ravageurs est indispensable afin de minimiser les risques pour les eaux souterraines et les mares permanentes.ABSTRACTUrban and periurban agriculture (UA) is an important issue in southern countries, because of its key role in their social and economical development and its environmental concern. The goal of this study was to contribute to a better understanding of pollutant transfer and nutrient cycling at the local scale, in order to implement the necessary improvements to guarantee the sustainability of this practice.An approach based on geochemical processes occurring in the vadose zone from the surface down to the groundwater level was chosen, at the scale of cultivated plots and at the regional scale of Dakar periurban areas, to determine the influence of land use.The assessment of irrigation with untreated domestic wastewater and brackish water on soil quality (chapter 2) showed: (1) that the high alkalinity and calcium contents of brackish water induce CaC03 precipitation in the top layer of the soil and therefore a replacement of Ca by Na on the clay- humic complexes, strongly marked during the dry season. Dissolved organic carbon (DOC) increased significantly in the soil solution and in the underlying groundwater. (2) in spite of the similarly high alkalinity and Ca contents of waste water, there is only little CaC03 precipitation and a low increase of the percentage of exchangeable sodium (ESP) in the soil top layer. The nitrification of the ammonium of wastewater (mean 190 mg/L in Pikine) produces protons, which are not any more buffered by bicarbonates exported out of the soil profile, which leads to a net decline of soil pH. Both soils irrigated with untreated wastewater and brackish water store less of C and Ν than soils irrigated with non saline groundwater.The assessment of the impact of land use on the shallow groundwater (chapter 3) allowed determining representative tracers of the land use. Low Br/CI ratio, high NO3/CI ratio and low δ1βΟ- nitrate indicated the influence of wastewater; high pH and high 515N-nitrates indicated the influence of brackish water together with high amendments of organic fertilizers; high Rb+Cr and Κ indicated the influence of poor sanitation facilities in periurban districts (septic tank leakage). This chapter also pointed out the following facts about the nitrogen dynamics : (1) denitrification is a key-process in the Dakar UA agrosystem in the gleysols irrigated with groundwater. The underlying groundwater is almost nitrate free. (2) in the Gleysols irrigated with waste water, ammonium inhibits denitrification but facilitate ammoniac volatilization. A comparison of nitrogen balance between the UA agrosystem and the periurban districts of Dakar (chapter 4) revealed similar flows per surface unit, namely 2-4 tons Ν / ha / year.The evaluation of pesticides use in the UA agrosystem and the risk assessment for the groundwater (chapter 5) revealed a total flow of pesticides of 60kg / ha / year, totalizing 15 active substances. Only two of these are authorized by the Sahelian Pesticides Committee. The most used pesticides are dicofol (organochlorinated), methamidophos, dimethoate and fenithrotion (organophosphate) as well as methomyl. (carbamate). The most important flows vary between 9 to 7 kg / ha / year. Pesticides with a high risk of groundwater contamination - according to SIRIS and EPRIP 2 indicators - are: carbofuran, dimethoate, ethoprophos and methomyl. These substances should be established as a priority for an analytical follow-up in the different environmental compartments.In conclusion, a better management of the fertilization is necessary in the Dakar UA, (1) to reduce the gaseous losses which contribute to greenhouse emissions (2) to slow down the mineralization of the organic carbon and the nitrogen, in order to enhance the C and Ν stock in these soils, (3) to limit the nitrate leaching in the groundwater and finally, 4) to increase the N-use efficiency of plants. An optimization of the irrigation scheme should limit the secondary sodisation if coupled with an increase the stable organic matter of the soil. An integrated or biologic crop pest strategy is urgently needed to minimize risks with respect to ground and surface water (ponds used for fishing).RESUME LARGE PUBLICL'agriculture mondiale connaît actuellement une crise majeure, affectée par les changements climatiques, la sécurité alimentaire et les dégradations de l'environnement. Elle n'a plus le rôle unique de produire, mais devient un élément essentiel de la protection des ressources naturelles et du paysage. Les politiques agricoles basées sur les marchés mondiaux devront se réorienter vers une agriculture locale basée sur le développement durable.La production alimentaire située dans l'enceinte des villes, nommée agriculture urbaine ou périurbaine (AU ci-après) joue un rôle important dans le contexte actuel d'accroissement de la population et de la pauvreté urbaines. L'AU concerne en effet la majorité des mégapoies du monde, fait vivre plus de 200 millions de personnes dans les pays du Sud, fournit jusqu'à 80% de la demande urbaine en certains produits frais, fait barrière à l'extension urbaine et permet un recyclage de certains déchets urbains. L'AU a pour particularité d'être à cheval entre des politiques rurales et urbaines, d'où un délaissement ce cette activité au secteur informel. Ce qui a développé de nombreuses stratégies à risques, comme à Dakar, où les petits producteurs périurbains irriguent quotidiennement avec des eaux usées domestiques par manque d'accès à une eau de bonne qualité et pour raccourcir les cycles de production. L'extrême précarité foncière des acteurs de l'AU de Dakar les empêchent d'investir à long terme et induit des pratiques inadéquates d'irrigation, d'usage de pesticides et de fertilisation de ces sols sableux.L'objectif de cette recherche était de contribuer à une meilleure connaissance des processus de transfert de polluants et du cycle des nutriments à l'échelle des parcelles cultivées par des eaux usées et des eaux saumâtres, afin de déterminer sous quelles conditions l'AU de Dakar peut être pratiquée et surtout maintenue sans porter atteinte à la santé et à l'environnement. Pour cela, une approche basée sur l'étude des processus géochimiques dans le sol jusqu'à la nappe a été choisie, à l'échelle de la parcelle cultivée et à une échelle un peu plus large de la zone périurbaine de Dakar pour déterminer les influences du type d'occupation du sol.Les résultats principaux de cette étude ont montré que (1) il y a un processus de salinisation anthropique des sols (sodisation) lors d'irrigation avec des eaux de nappe saumâtres, un processus accentué en saison sèche et lors d'années à pluviométrie déficitaire. Bien que les eaux usées soient aussi salines que les eaux de nappe, la salinisation des sols irrigués' par des eaux usées est limitée par l'ammonium présent dans les eaux usées (moy 190mg NH4/L à Pikine) qui produit de l'acidité lors de la transformation en nitrates dans le sol (nitrification). (2) les sols irrigués par des eaux usées (EU) stockent moins de C et Ν que les sois de référence, ce qui montrent bien que l'azote des eaux usées n'est pas disponible pour les plantes, mais est lessivé dans la nappe (100 à 450 mg/L N03 sous irrigation par EU, alors que la limite de OMS est de 50mg/L). (3) l'utilisation des isotopes stables des nitrates et des éléments traces, notamment le bore et le brome, ont permis de distinguer l'influence de l'irrigation par des eaux usées, de l'irrigation par des eaux de nappe et des lixiviats de fosses septiques sur les propriétés de la nappe. (4) Le processus de la dénitrification (atténuation naturelle des concentrations en nitrates de la nappe par biotransformation en azote gazeux) est important dans les zones basses de l'agrosystème périurbain de Dakar, sous irrigation par eaux naturelles (ΝΟ3 < 50mg/L). Tandis que sous habitat sans assainissement adéquat, les nitrates atteignent 300 à 700 mg/L. (5) Le flux total de pesticides dans l'AU est énorme (60kg/ha/an) totalisant 15 pesticides, dont deux seulement sont autorisés. Les pesticides les plus utilisés sont des insecticides organophosphorés et organochlorés classés extrêmement dangereux à dangereux par l'OMS, appliqués à des doses de 2 à 9 kg/ha/an. Les pesticides qui ont montré un risque élevé de contamination des eaux souterraines avec les indicateurs SIRIS et EPRIP2 sont : le carbofuran, le dimethoate, l'ethoprophos et le methomyl.En conclusion, nous recommandons la reconstitution d'un horizon superficiel des sols riche en matière organique stable et structuré par production locale de compost. Cette mesure réduira les pertes gazeuses contribuant à l'effet de serre, augmentera le stock de Ν dans ces sols, alors utilisable par les plantes et permettra de diminuer l'irrigation car la capacité de rétention de l'eau dans le sol sera accru, ce qui limitera le lessivage des nitrates dans la nappe et l'alcalinisation secondaire. Enfin, la mise en place d'une lutte intégrée ou biologique contre les ravageurs est indispensable afin de minimiser les risques pour les eaux souterraines et lesmares permanentes.

Response of P, K, Mg and NO‚́ƒ-N contents of carrots to irrigation, soil compaction, and nitrogen fertilisation

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Biodiversity value of potential forest fertilisation stands, as assessed by red-listed and "signal" bryophytes and lichens

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