Critical-Level Population Principles and the Repugnant Conclusion

Critical-level generalized-utilitarian population principles with positive critical levels pro-vide an ethically attractive way of avoiding the repugnant conclusion. We discuss the axiomatic foundations of critical-level generalized utilitarianism and investigate its rela-tionship to the sadistic and strong sadistic conclusions. A positive critical level avoids the repugnant conclusion. We demonstrate that, although no critical-level generalized-utilitarian principle can avoid both the repugnant and strong sadistic conclusions, princi-ples that avoid both have significant defects.

Mountain waves in two-layer sheared flows: Critical-level effects, wave reflection, and drag enhancement

Internal gravity waves generated in two-layer stratified shear flows over mountains are investigated here using linear theory and numerical simulations. The impact on the gravity wave drag of wind profiles with constant unidirectional or directional shear up to a certain height and zero shear above, with and without critical levels, is evaluated. This kind of wind profile, which is more realistic than the constant shear extending indefinitely assumed in many analytical studies, leads to important modifications in the drag behavior due to wave reflection at the shear discontinuity and wave filtering by critical levels. In inviscid, nonrotating, and hydrostatic conditions, linear theory predicts that the drag behaves asymmetrically for backward and forward shear flows. These differences primarily depend on the fraction of wavenumbers that pass through their critical level before they are reflected by the shear discontinuity. If this fraction is large, the drag variation is not too different from that predicted for an unbounded shear layer, while if it is small the differences are marked, with the drag being enhanced by a considerable factor at low Richardson numbers (Ri). The drag may be further enhanced by nonlinear processes, but its qualitative variation for relatively low Ri is essentially unchanged. However, nonlinear processes seem to interact constructively with shear, so that the drag for a noninfinite but relatively high Ri is considerably larger than the drag without any shear at all.

Peanut mechanized digging regarding to plant population and soil water level

The largest losses in mechanical harvesting of peanuts occur during the stage of digging, and its assessment is still incipient in Brazil. Therefore, the aim of this study was to evaluate the quantitative losses and the performance of the tractor-digger-inverter, according to soil water content and plant populations. The experiment was conducted in a completely randomized block design with a factorial scheme 2 x 3, in which the treatments consisted of two soil, water content (19.3 and 24.8%) and three populations of plants (86,111, 127,603 and 141,144 plants ha-1), with four replications. The quantitative digging losses and the set mechanized performance were evaluated. The largest amount of visible and total losses was found in the population of 141.144 plants ha-1 for the 19.3% soil water content. The harvested material flow and the tractor-digger-inverter performance were not influenced by soil water content and plant population. The water content in the pods was higher in 24.8% soil water content only for the population of 86,111 plants ha-1; the yield was higher in the populations of 141.144 and 127.603 plants ha-1, in the 19.3 e 24.8% soil water content, respectively.

Soil water dynamics and availability for citrus and peanut along a hillslope at the Sunjia Red Soil Critical Zone Observatory (CZO)

Acknowledgments This work was granted by the China-UK jointed Red Soil Critical Zone project from National Natural Science Foundation of China (NSFC: 41571130053; 41301233) and from Natural Environmental Research Council (NERC: Code: NE/N007611/1), and by the National Key Technology R&D Program of China (2011BAD31B04). We thank two anonymous reviewers for their constructive comments.

Carências de boro no interior - norte e centro - de Portugal

In Portugal, boron deficiency has been observed almost everywhere, in particular in the interior of the country, causing severe crop damage. In the 1950’s, the growth anomalies in the Douro vineyards were recognised as a boron deficiency (called ´maromba’). From the 1980’s onwards systematic studies have been carried out in the northern and central interior of Portugal with the purpose of identifying and correcting this deficiency in fruit trees and forest/agroforest species. In this review paper an inventory of geological/lithological formations and soil groups is carried out where the boron shortage was most often detected. The environmental conditions that enhanced the occurrence of boron deficiency were reviewed. Based on studies carried out in these regions, the deficiency symptoms of selected trees were described, and also the boron concentrations in soils and leaves in which the symptoms had been observed were recorded. Experimental results of boron fertilisation in terms of growth or yield increase of crops were presented. Finally, an attempt is made to explain perplexities arisen from unexpected plant reactions, either due to the deficiency or to boron application, since the emergence of ´maromba’ in the 19th century until the present. In addition, some strategies for correction of scarcity of this micronutrient are suggested

Short-term effects of manipulated increase in acid deposition on soil, soil solution chemistry and fine roots in Scots pine (Pinus sylvestris) stand on a podzol

A manipulated increase in acid deposition (15 kg S ha(-1)), carried out for three months in a mature Scots pine (Pinus sylvestris) stand on a podzol, acidified the soil and raised dissolved Al at concentrations above the critical level of 5 mg l(-1) previously determined in a controlled experiment with Scots pine seedlings. The induced soil acidification reduced tree fine root density and biomass significantly in the top 15 cm of soil in the field. The results suggested that the reduction in fine root growth was a response not simply to high Al in solution but to the depletion of exchangeable Ca and Mg in the organic layer, K deficiency, the increase in NH4:NO3 ratio in solution and the high proton input to the soil by the acid manipulation. The results from this study could not justify the hypothesis of Al-induced root damage under field conditions, at least not in the short term. However, the study suggests that a short exposure to soil acidity may affect the fine root growth of mature Scots pine.

Potential drought stress in a Swiss mountain catchment-Ensemble forecasting of high mountain soil moisture reveals a drastic decrease, despite major uncertainties

Climate change is expected to profoundly influence the hydrosphere of mountain ecosystems. The focus of current process-based research is centered on the reaction of glaciers and runoff to climate change; spatially explicit impacts on soil moisture remain widely neglected. We spatio-temporally analyzed the impact of the climate on soil moisture in a mesoscale high mountain catchment to facilitate the development of mitigation and adaptation strategies at the level of vegetation patterns. Two regional climate models were downscaled using three different approaches (statistical downscaling, delta change, and direct use) to drive a hydrological model (WaSiM-ETH) for reference and scenario period (1960–1990 and 2070–2100), resulting in an ensemble forecast of six members. For all ensembles members we found large changes in temperature, resulting in decreasing snow and ice storage and earlier runoff, but only small changes in evapotranspiration. The occurrence of downscaled dry spells was found to fluctuate greatly, causing soil moisture depletion and drought stress potential to show high variability in both space and time. In general, the choice of the downscaling approach had a stronger influence on the results than the applied regional climate model. All of the results indicate that summer soil moisture decreases, which leads to more frequent declines below a critical soil moisture level and an advanced evapotranspiration deficit. Forests up to an elevation of 1800 m a.s.l. are likely to be threatened the most, while alpine areas and most pastures remain nearly unaffected. Nevertheless, the ensemble variability was found to be extremely high and should be interpreted as a bandwidth of possible future drought stress situations.

Identification and characterization of DdRPB4, a subunit of Dictyostelium discoideum RNA polymerase II

Rpb4, the fourth largest subunit of the eukaryotic RNA polymerase II (RNAPII), is required for growth at extreme temperatures and for an appropriate response to nutrient starvation in yeast. Sequence homologs of Rpb4 are found in most sequenced genomes from yeast to humans. To elucidate the role of this subunit in nutrient starvation, we chose Dictyostelium discoideum, a soil amoeba, which responds to nutrient deprivation by undergoing a complex developmental program. Here we report the identification of homolog of Saccharomyces cerevisiae RPB4 in D. discoideum. Localization and complementation studies suggest that Rpb4 is functionally conserved. DdRPB4 transcript and protein levels are developmentally regulated. Although DdRPB4 could not be deleted, overexpression revealed that the Rpb4 protein is essential for cell survival and is regulated stringently at the post-transcriptional level in D. discoideum. Thus maintaining a critical level of Rpb4 is important for this organism.

Soil function and biodiversity: regional variations and climate changes

Embora o objetivo principal da proteção internacional dos solos seja proteger tanto as funções quanto a estrutura do solo, a atual abordagem trata principalmente da proteção ao nível estrutural. Há uma carência de estudos que contemplem a ligação das funções do solo com os níveis da comunidade. Além disso, é ainda desconhecido se as variáveis ambientais (ex: tipos de solo, condições climáticas) atuam nas funções do solo da mesma maneira que influenciam sua estrutura biológica. Ademais, as alterações climáticas poderão ter sozinhas ou combinadas com os poluentes, um grande efeito nos ecossistemas terrestres. O presente trabalho propõe estudar as funções e a estrutura biológica do solo quando impactados devido a estresse tóxico (poluição por Cu) e/ou alterações a fatores como a temperatura e abundância de organismos, de maneira a simular possíveis variações regionais ou climáticas. Para alcançar os objetivos principais 3 experiências utilizando diferentes densidades de E. crypticus e 2 gerações foram feitas (Capítulos II e III). Duas experiências com mesocosmos (SMS) decorreram durante 3 meses sob uma gama de diversas temperaturas (10 – 29°C), que representam temperaturas médias para Portugal e Dinamarca (Capítulos IV e V). Duas experiências de campo também foram realizadas com intuito de validar os SMSs (Capítulo VI). Resultados demonstraram que os efeitos do Cu na reprodução dos enquitraídeos dependem da densidade inicial de organismos, especialmente na 2ª geração. Entretanto, nos SMSs expostos a Cu, a densidade inicial é menos importante nos resultados finais. O aumento da temperatura alterou majoritariamente a fase inicial de crescimento populacional. Em períodos mais longos, a abundância estabilizou tornando-se menos influenciada pelas temperaturas. Períodos longos de exposição reforçaram os efeitos da temperatura, como por ex: diversas espécies foram similarmente afetadas a 29 ou 26°C quando expostas durante 28 ou 61 dias respectivamente. De forma geral, o Cu reduziu a abundância da maioria das espécies ao longo do tempo, com poucas exceções. Os resultados da decomposição da matéria orgânica (MO) e atividade alimentar associaram-se com a abundância de organismos em baixas temperaturas (10-23°C). Entretanto, com o aumento das temperaturas (19-29°C), este comportamento não foi claro e a abundância de espécies e atividade alimentar diminuíram enquanto a decomposição da MO aumentou. Além disso, os resultados observados nos SMSs foram confirmados no campo. Mais especificamente, alterações ocorreram na fase de crescimento (correspondente à Primavera) e a exposição ao Cu diminuiu os efeitos da temperatura. Metodologias mais complexas (ex: mais gerações e experiências com múltiplas espécies) apresentam muitos benefícios, mas também proporcionam respostas mais complexas, as quais exigem um maior “peso” de evidências para serem comprovadas.

Molecular biodiversity of microbial communities in polluted soils and their role in soil phytoremediation

Les métaux lourds (ML) s’accumulent de plus en plus dans les sols à l’échelle mondiale, d’une part à cause des engrais minéraux et divers produits chimiques utilisés en agriculture intensive, et d’autre part à cause des activités industrielles. Toutes ces activités génèrent des déchets toxiques qui s’accumulent dans l’environnement. Les ML ne sont pas biodégradables et leur accumulation cause donc des problèmes de toxicité des sols et affecte la biodiversité des microorganismes qui y vivent. La fertilisation en azote (N) est une pratique courante en agriculture à grande échelle qui permet d’augmenter la fertilité des sols et la productivité des cultures. Cependant, son utilisation à long terme cause plusieurs effets néfastes pour l'environnement. Par exemple, elle augmente la quantité des ML dans les sols, les nappes phréatiques et les plantes. En outre, ces effets néfastes réduisent et changent considérablement la biodiversité des écosystèmes terrestres. La structure des communautés des champignons mycorhiziens à arbuscules (CMA) a été étudiée dans des sols contaminés par des ML issus de la fertilisation à long terme en N. Le rôle des différentes espèces de CMA dans l'absorption et la séquestration des ML a été aussi investigué. Dans une première expérience, la structure des communautés de CMA a été analysée à partir d’échantillons de sols de sites contaminés par des ML et de sites témoins non-contaminés. Nous avons constaté que la diversité des CMA indigènes a été plus faible dans les sols et les racines des plantes récoltées à partir de sites contaminés par rapport aux sites noncontaminés. Nous avons également constaté que la structure de la communauté d'AMF a été modifiée par la présence des ML dans les sols. Certains ribotypes des CMA ont été plus souvent associés aux sites contaminés, alors que d’autres ribotypes ont été associés aux sites non-contaminés. Cependant, certains ribotypes ont été observés aussi bien dans les sols pollués que non-pollués. Dans une deuxième expérience, les effets de la fertilisation organique et minérale (N) sur les différentes structures des communautés des CMA ont été étudiés. La variation de la structure de la communauté de CMA colonisant les racines a été analysée en fonction du type de fertilisation. Certains ribotypes de CMA étaient associés à la fertilisation organique et d'autres à la fertilisation minérale. En revanche, la fertilisation minérale a réduit le nombre de ribotypes de CMA alors que la fertilisation organique l’a augmenté. Dans cette expérience, j’ai démontré que le changement de structure des communautés de CMA colonisant des racines a eu un effet significatif sur la productivité des plantes. Dans une troisième expérience, le rôle de deux espèces de CMA (Glomus irregulare et G. mosseae) dans l'absorption du cadmium (Cd) par des plants de tournesol cultivés dans des sols amendés avec trois niveaux différents de Cd a été évalué. J’ai démontré que les deux espèces de CMA affectent différemment l’absorption ou la séquestration de ce ML par les plants de tournesol. Cette expérience a permis de mieux comprendre le rôle potentiel des CMA dans l'absorption des ML selon la concentration de cadmium dans le sol et les espèces de CMA. Mes recherches de doctorat démontrent donc que la fertilisation en N affecte la structure des communautés des CMA dans les racines et le sol. Le changement de structure de la communauté de CMA colonisant les racines affecte de manière significative la productivité des plantes. J’ai aussi démontré que, sous nos conditions expériemntales, l’espèce de CMA G. irregulare a été observée dans tous les sites (pollués et non-pollués), tandis que le G. mosseae n’a été observé en abondance que dans les sites contaminés. Par conséquent, j’ai étudié le rôle de ces deux espèces (G. irregulare et G. mosseae) dans l'absorption du Cd par le tournesol cultivé dans des sols amendés avec trois différents niveaux de Cd en serre. Les résultats indiquent que les espèces de CMA ont un potentiel différent pour atténuer la toxicité des ML dans les plantes hôtes, selon le niveau de concentration en Cd. En conclusion, mes travaux suggèrent que le G. irregulare est une espèce potentiellement importante pour la phytoextration du Cd, alors que le G. mosseae pourrait être une espèce appropriée pour phytostabilisation du Cd et du Zn.

Integração de características de planta, de dossel e de solo para maior eficiência da adubação nitrogenada em cobertura em milho

O milho é um das culturas mais exigentes em nitrogênio (N). A sua aplicação na dose e época correta pode aumentar a sua eficiência de uso, diminuindo custos e danos ambientais. Foram estudadas características de planta, de dossel e de solo, como indicadores da disponibilidade de N no sistema solo-planta para predição da necessidade deste nutriente em cobertura em milho. Foram conduzidos cinco experimentos a campo e dois em casa de vegetação, nas estações de crescimento de 2002/03 e 2003/04, na Estação Experimental Agronômica e na Faculdade de Agronomia da UFRGS, em Eldorado do Sul e em Porto Alegre-RS, Brasil, respectivamente, e dois experimentos a campo no ano de 2004 no Estern Cereal and Oilseed Research Center, em Ottawa-Ontário, Canadá. Foram avaliadas, em diferentes locais e situações de manejo, características de planta, de dossel e de solo, citando-se: teores de nitrato, amônio e N mineral no solo e na folha; massa seca e área foliar da folha e da planta, teor e acúmulo de N na folha e na planta; teor relativo de clorofila na folha, medido pelo clorofilômetro, reflectância do dossel, medido por dois tipos de radiômetros e fluorescência da folha, medida pelo fluorômetro. Além disso, foram avaliados o rendimento de grãos e seus componentes e parâmetros de eficiência técnica e econômica de uso de N. Dentre as características de planta, o teor relativo de clorofila na folha, e dentre os de solo, o teor de nitrato no solo, destacaram-se entre os demais avaliados. Foram determinados níveis críticos e doses ótimas de N, bem como estabelecidas curvas de calibração para dois níveis de manejo com base nestas características para monitoramento da lavoura. No que diz respeito às características de dossel estudadas, a reflectância apresentou melhores resultados que a fluorescência como indicador do nível de N no sistema solo-planta. Os estudos realizados mostraram que dentre as caracteríticas avaliadas, atualmente, o teor relativo de clorofila na folha tem o maior potencial para auxiliar na determinação da época mais adequada para aplicação de N em cobertura em milho.

Efeito do conteúdo de água e da compactação do solo na produção de soja

A compactação do solo tem sido fator físico limitante ao crescimento das plantas. Este trabalho objetivou avaliar a produção de soja (Glycine max cv. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) 48) em razão do conteúdo de água e da compactação do solo. Usou-se o delineamento inteiramente casualizado, em esquema fatorial 4x2, ou seja, quatro níveis de resistência à penetração (entre 0,27 e 4,32 MPa) e dois níveis de retenção de água pelo solo (0,05 e 0,01 MPa). Foram utilizadas amostras de Latossolo Vermelho textura média (LVd) e Latossolo Vermelho textura argilosa (LVef), coletadas na profundidade de 020 cm, passadas em peneira de 0,4 cm e compactadas em camadas de 3 cm, em vasos de 20 cm de altura e 25 cm de diâmetro (9,82 L). Os níveis de resistência à penetração foram determinados com o penetrômetro de anel dinamométrico. O nível crítico de resistência do solo à penetração, em relação à produção de grãos, foi de 1,66 e 2,22 MPa, no LVd, e 3,05 e 2,81 MPa, no LVef, para o conteúdo de água retida na tensão de 0,05 e 0,01 MPa, respectivamente. A maior produção de grãos foi obtida na tensão de 0,01 MPa. A produção de grãos de soja é afetada em níveis críticos de resistência do solo à penetração superiores a 2 MPa em latossolos com conteúdo de água retida na tensão de 0,01 MPa.

Atributos físicos nos tempos de adoção de manejos em Latossolo cultivado com soja

A condução das operações de preparo de forma inadequada ocasiona sérios problemas de conservação do solo, destacando-se a compactação, que acarreta a redução do espaço poroso, principalmente dos macroporos, e altera os atributos físico-hídricos. Este trabalho teve como objetivo verificar a influência dos diferentes sistemas e tempos de adoção de manejos em Latossolo Vermelho de Jaboticabal, Estado de São Paulo, por meio da densidade máxima, e correlacioná-la com a produtividade da soja, a densidade relativa e a umidade crítica de compactação. O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado com parcelas subdivididas (cinco sistemas de uso e três camadas), com quatro repetições. Os cinco sistemas de uso foram: plantio direto por cino anos (SPD5), plantio direto por sete anos (SPD7), plantio direto por nove anos (SPD9), preparo convencional (SPC) e uma área adjacente de mata nativa (MN). As camadas do solo avaliadas foram as de 0-0,10, 0,10-0,20 e 0,20-0,30 m, nas quais foram determinados a densidade máxima do solo (Ds máx), a umidade crítica de compactação (Ugc), a densidade relativa do solo (Dsr), a composição granulométrica, a porosidade e o teor de matéria orgânica do solo. Os resultados mostraram que o comportamento das curvas de compactação do solo foi o mesmo em todas as camadas dos diferentes manejos e que os teores de matéria orgânica não justificaram as pequenas alterações da Ds máx. Para o Latossolo Vermelho, as operações mecanizadas nos sistemas de manejo podem ser executadas na faixa de 0,13 a 0,19 kg kg-1 de umidade sem causar degradação física. Verificou-se que a Dsr ótima e a umidade crítica de compactação foram de 0,86 e 0,15 kg kg-1, respectivamente, embora os diferentes sistemas e tempos de adoção de manejo tenham apresentado comportamento semelhante quanto à produtividade da soja.

Manganês na nutrição e na produção de massa seca do capim-mombaça

There are few studies that relate the micronutrient manganese nutritional status and production of fodder. The objective was to evaluate the application of manganese in the nutrition and growth of Mombaca grass. The completely randomized design was used with five manganese levels (0, 15, 30, 60, 120 mg dm(-3)) and four replicates. Each experimental unit consisted of a pot filled with 3.5 dm(-3) of soil from Oxisol (Mn = 0.6 mg dm(-3)), containing four plants. Two harvests were set, the first 44 days after sowing and the second 38 days after the first cut. The concentration of manganese in the soils, the manganese content of leaves, number of tillers, plant height, shoot dry mass in each slice and the root system of Mombaca grass were evaluated. The applied rates of manganese resulted in increased accumulation of Mn in the plant, and there was an increase in dry mass of Mombaca grass, with maximum production, obtained from derivation, of 5.9 and 6.3 g plant(-1) for levels of 121 and 71 mg dm(-3) of Mn in the first and second cut respectively. The Mombaca grass has showed high manganese's tolerance, the critical level of toxicity was 841 mg kg(-1) in the second cut.

Effectiveness of fused magnesium potassium phosphate for marandu grass

O alto custo atual do KCl e a grande dependência de sua importação para suprir a demanda nacional sugerem a necessidade de estudos que procurem avaliar a eficiência de outras fontes de K, principalmente aquelas baseadas em matéria-prima nacional. Nesse sentido, foi conduzido um experimento em casa de vegetação com amostras de um Latossolo Vermelho distrófico textura média, adotando-se o delineamento inteiramente casualizado em esquema fatorial 4 x 3 x 2, sendo quatro doses de K (0, 60, 120 e 180 mg kg-1 de K), três fontes [(cloreto de potássio (KCl)], termofosfato magnesiano potássico (FMPP) e a mistura de 70 % FMPP + 30 % KCl) e duas granulometrias (100 e 60 mesh), com três repetições. Verificou-se que a adubação potássica promoveu incrementos significativos na produção de matéria seca (parte aérea) e nos teores de K no solo e na planta, não havendo diferenças entre as fontes e suas granulometrias. Os níveis críticos de K no solo e na parte aérea das plantas foram de 1,53 mmol c dm-3 e 19,1 g kg-1, respectivamente.