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In semi-arid environments, dry-land farming often exposes crops to drought stress. Although some plant species are well adapted to drought, most crops are not. Drought can reduce plant populations and limit growth and development in ways that have serious yield consequences. Planting at the beginning of the wet season, when rainfalls are often sporadic and unreliable, can expose young maize seedlings to severe drought. Through the use of plant growth regulators (PGR), maize seedlings can perhaps be altered to elicit responses that mimic drought adaptation mechanisms. A series of studies conducted in the laboratory and greenhouse looked at the response of maize seedlings (two hybrids that differed in their reported drought sensitivity) to severe drought and to PGR applications with or without drought. Results showed that drought stress altered plant morphology and key physiological parameters. Applications of three triazoles (paclobutrazol, uniconazole and tetraconazole) altered morphology and physiology in ways that might impart drought resistance. Paclobutrazol and uniconazole increased root:shoot ratio in laboratory studies and in the greenhouse. When compared to non-triazole-treated controls, uniconazole and paclobutrazol treatments caused water conservation in earlier stages of drought stress, and therefore afforded increased transpiration (and presumably less stress) at later stages. Uniconazole and tetraconazole increased photosynthesis of well-watered plants. Proline content was increased to a greater degree by these same two triazoles under drought stress conditions. It is hoped that knowledge obtained from these studies can be extended to drought-prone areas where maize dry-land farming is practiced. / Master of Science

Thesis (MBA.) -- University of Limpopo, 2018 / This article investigates the effects of drought on small scale beef cattle farmers of Ba- Phalaborwa Municipality in Limpopo Province. Drought and its financial implications have caused critical problems to small scale farmers especially beef cattle farmers in the municipality. Most rural households depend on agriculture as their source of food and income. Agriculture thus plays a prominent role in the stability of rural communities. Drought is a factor that affects farmers not only during the drought season, but also the following season as the previous year’s reduced profits influence the next seasons spending. The changes in price of input commodities the season after drought also affect farmer’s decisions. The main objective of the study was to investigate the effects of drought on small scale beef cattle farmers in Ba-Phalaborwa municipality in Limpopo province. 25 Small scale livestock farmers from Lulekani A and B village in Ba-Phalaborwa municipality were randomly selected to participate in the study. The quantitative study applied a survey design and primary data were collected using open and close ended questionnaires. The findings of the study revealed that drought is a major concern for livestock farmers and the agricultural sector at large, resulting in high loss of livestock due to mortality and enforced sales. Furthermore, due to the devastating effects of drought farmers responses were characterized by the increased reliance on the Department of agriculture and rural development in the form of drought relief. It is therefore recommended that the country needs to prepare for this natural phenomenon and the key to drought preparedness and readiness is about knowing the what, how and when of the drought. To achieve this goal the scientific expertise to monitor and predict, the capability of the observation networks, information systems for drought early warning have to be improved. Furthermore, the provision of financial assistance to address long-term developmental needs (such as investment in water infrastructure and water-harvesting techniques) of the farming community, thereby improving their resilience, may prove more beneficial in the long run than short-term drought relief assistance in the form of fodder supply. Key words: Ba-Phalaborwa, drought, small scale livestock farmers,

Legumes being the most important crops worldwide are limited in terms of adaptability and productivity mainly by the abiotic stresses. In this study, the aim was to understand tolerance mechanisms of lentil cultivars under drought stress by physiological and biochemical analyses. This study was carried out with six Turkish Lentil cultivars (Seyran, Kafkas, Malazgirt, &Ccedil / agil, &Ccedil / ift&ccedil / i, &Ouml / zbek) subjected to drought stresses (10% and 15% PEG) and their physiological and biochemical properties were examined to select drought-tolerant and drought-sensitive cultivars. Drought stress was applied for 5 days to 7 days-grown lentil plants. 12-days old, stressed and control plant shoots and roots were analyzed in terms of physiological and biochemical parameters (length, fresh weight, ion leakage, proline, MDA and H

A aplicação de gestão de riscos em eventos extremos como a seca é um fator primordial para redução de impactos sociais, além de auxiliar na utilização racional dos recursos naturais e financeiros. Na busca da eficiência da minimização dos efeitos da seca, vários países têm investido em estudos que utilizam índices para detectá-la, quantificá-la e monitorá-la. Entre os índices mais conhecidos têm-se o Índice Padronizado de Precipitação (SPI), que avalia a variação da precipitação em várias escalas de tempo, e o Índice de Aridez (IA), utilizado pela UNESCO para caracterização climática. Aliado a estes índices são desenvolvidos planos de gestão de riscos da seca. No Brasil a política de secas sempre foi voltada a gestão de crises, resultando num problema crônico de grandes impactos no Nordeste e, recentemente, também no Rio Grande do Sul (RS), como nos anos de 2004 e 2005. Nesta época, mais de 450 municípios decretaram situação de emergência devido à seca e houve a maior quebra de safra da história. Esta pesquisa objetivou avaliar a metodologia de gestão de secas utilizada pela Defesa Civil – RS, propondo a utilização de sistema de alerta baseado no SPI e IA e a adoção de um sistema de gestão de riscos fundamentado na avaliação, previsão e planejamento, composto de critérios objetivos na decretação de situação de emergência e estado de calamidade pública, além de diretrizes para um plano de ações para seca. Na comparação dos resultados dos índices de seca com as decretações de situação de emergência devido à seca no período de 1991 a 2005, o número de coincidências foi bastante baixo. Além disso, as regiões secas detectadas pelos índices de seca foram diferentes das regiões de maiores freqüências de decretações. Através desta análise pode-se concluir que a metodologia utilizada atualmente para gestão de secas não é eficiente. Um sistema de alerta para secas de curto prazo (agrícola) e longo prazo (hidrológica), baseado nos índices IA (mensal e trimestral) e SPI (anual), respectivamente, foi proposto e simulado. O IA identificou a região sul do RS como a mais propícia a períodos secos no estado, já o SPI identificou a região nordeste. Através dos resultados pôde-se concluir que os dois índices identificaram os mesmos períodos secos (meses e anos), porém, devido às regiões detectadas, o IA foi o que melhor representou a realidade climática do estado. A partir destes resultados foi proposta uma reformulação na metodologia da Defesa Civil considerando-se o sistema de alerta e análises de dados regionais para identificar as regiões mais vulneráveis a períodos secos. / The risk management in hazards like drought is very important to reduce social impacts, and to rationalize the natural and financial resources. To minimize the drought impacts, several countries take into account some indexes to its detection, quantification and evaluation. The Standardized Precipitation Index (SPI) is very applied around the world, and evaluates the variation of the precipitation in some timescale. Also, the Aridity Index (AI) is applied by UNESCO for climate characterization. These indexes should be a part of the plan of drought management risk. Usually, the drought policy of Brazil prioritizes the crisis management, with several negative impacts for decades in the Brazilian Northeast, and nowadays in Rio Grande do Sul. In 2004 and 2005, 450 municipals declared state of emergency by drought, with the biggest loss of harvest in local history. The research aim is to evaluate the drought management methodology of the Civil Defense of Rio Grande do Sul, and propose warning system based on SPI and AI as part of a risk management system to assess, forecast and plan actions against drought. This risk management system should include objective criteria to declare state of emergency and state of calamity, and guidelines for a drought plan. Comparing the results of drought indexes and declarations of state of emergence from 1991 to 2005, the number of coincidences was very low. Also, the dry regions detected by drought indexes were different of the regions with state of emergence. Thus, it can be concluded that the actual methodology for drought management is inefficient. It was proposed and tested a warning system for droughts of short term (agricultural), based on AI (monthly and quarterly), and droughts of long term (hydrological), based on SPI (annual). The AI identified the south of state as the drier, and the SPI identified the northeast. Both indexes identified the same periods of drought (months and years), but the AI, due the dry sites identified, best represents the local climatology. Thus, it was proposed a recast of the Civil Defense methodology for drought management, considering warning system and analysis of local data to identify the regions most vulnerable to dry periods.

A aplicação de gestão de riscos em eventos extremos como a seca é um fator primordial para redução de impactos sociais, além de auxiliar na utilização racional dos recursos naturais e financeiros. Na busca da eficiência da minimização dos efeitos da seca, vários países têm investido em estudos que utilizam índices para detectá-la, quantificá-la e monitorá-la. Entre os índices mais conhecidos têm-se o Índice Padronizado de Precipitação (SPI), que avalia a variação da precipitação em várias escalas de tempo, e o Índice de Aridez (IA), utilizado pela UNESCO para caracterização climática. Aliado a estes índices são desenvolvidos planos de gestão de riscos da seca. No Brasil a política de secas sempre foi voltada a gestão de crises, resultando num problema crônico de grandes impactos no Nordeste e, recentemente, também no Rio Grande do Sul (RS), como nos anos de 2004 e 2005. Nesta época, mais de 450 municípios decretaram situação de emergência devido à seca e houve a maior quebra de safra da história. Esta pesquisa objetivou avaliar a metodologia de gestão de secas utilizada pela Defesa Civil – RS, propondo a utilização de sistema de alerta baseado no SPI e IA e a adoção de um sistema de gestão de riscos fundamentado na avaliação, previsão e planejamento, composto de critérios objetivos na decretação de situação de emergência e estado de calamidade pública, além de diretrizes para um plano de ações para seca. Na comparação dos resultados dos índices de seca com as decretações de situação de emergência devido à seca no período de 1991 a 2005, o número de coincidências foi bastante baixo. Além disso, as regiões secas detectadas pelos índices de seca foram diferentes das regiões de maiores freqüências de decretações. Através desta análise pode-se concluir que a metodologia utilizada atualmente para gestão de secas não é eficiente. Um sistema de alerta para secas de curto prazo (agrícola) e longo prazo (hidrológica), baseado nos índices IA (mensal e trimestral) e SPI (anual), respectivamente, foi proposto e simulado. O IA identificou a região sul do RS como a mais propícia a períodos secos no estado, já o SPI identificou a região nordeste. Através dos resultados pôde-se concluir que os dois índices identificaram os mesmos períodos secos (meses e anos), porém, devido às regiões detectadas, o IA foi o que melhor representou a realidade climática do estado. A partir destes resultados foi proposta uma reformulação na metodologia da Defesa Civil considerando-se o sistema de alerta e análises de dados regionais para identificar as regiões mais vulneráveis a períodos secos. / The risk management in hazards like drought is very important to reduce social impacts, and to rationalize the natural and financial resources. To minimize the drought impacts, several countries take into account some indexes to its detection, quantification and evaluation. The Standardized Precipitation Index (SPI) is very applied around the world, and evaluates the variation of the precipitation in some timescale. Also, the Aridity Index (AI) is applied by UNESCO for climate characterization. These indexes should be a part of the plan of drought management risk. Usually, the drought policy of Brazil prioritizes the crisis management, with several negative impacts for decades in the Brazilian Northeast, and nowadays in Rio Grande do Sul. In 2004 and 2005, 450 municipals declared state of emergency by drought, with the biggest loss of harvest in local history. The research aim is to evaluate the drought management methodology of the Civil Defense of Rio Grande do Sul, and propose warning system based on SPI and AI as part of a risk management system to assess, forecast and plan actions against drought. This risk management system should include objective criteria to declare state of emergency and state of calamity, and guidelines for a drought plan. Comparing the results of drought indexes and declarations of state of emergence from 1991 to 2005, the number of coincidences was very low. Also, the dry regions detected by drought indexes were different of the regions with state of emergence. Thus, it can be concluded that the actual methodology for drought management is inefficient. It was proposed and tested a warning system for droughts of short term (agricultural), based on AI (monthly and quarterly), and droughts of long term (hydrological), based on SPI (annual). The AI identified the south of state as the drier, and the SPI identified the northeast. Both indexes identified the same periods of drought (months and years), but the AI, due the dry sites identified, best represents the local climatology. Thus, it was proposed a recast of the Civil Defense methodology for drought management, considering warning system and analysis of local data to identify the regions most vulnerable to dry periods.

A aplicação de gestão de riscos em eventos extremos como a seca é um fator primordial para redução de impactos sociais, além de auxiliar na utilização racional dos recursos naturais e financeiros. Na busca da eficiência da minimização dos efeitos da seca, vários países têm investido em estudos que utilizam índices para detectá-la, quantificá-la e monitorá-la. Entre os índices mais conhecidos têm-se o Índice Padronizado de Precipitação (SPI), que avalia a variação da precipitação em várias escalas de tempo, e o Índice de Aridez (IA), utilizado pela UNESCO para caracterização climática. Aliado a estes índices são desenvolvidos planos de gestão de riscos da seca. No Brasil a política de secas sempre foi voltada a gestão de crises, resultando num problema crônico de grandes impactos no Nordeste e, recentemente, também no Rio Grande do Sul (RS), como nos anos de 2004 e 2005. Nesta época, mais de 450 municípios decretaram situação de emergência devido à seca e houve a maior quebra de safra da história. Esta pesquisa objetivou avaliar a metodologia de gestão de secas utilizada pela Defesa Civil – RS, propondo a utilização de sistema de alerta baseado no SPI e IA e a adoção de um sistema de gestão de riscos fundamentado na avaliação, previsão e planejamento, composto de critérios objetivos na decretação de situação de emergência e estado de calamidade pública, além de diretrizes para um plano de ações para seca. Na comparação dos resultados dos índices de seca com as decretações de situação de emergência devido à seca no período de 1991 a 2005, o número de coincidências foi bastante baixo. Além disso, as regiões secas detectadas pelos índices de seca foram diferentes das regiões de maiores freqüências de decretações. Através desta análise pode-se concluir que a metodologia utilizada atualmente para gestão de secas não é eficiente. Um sistema de alerta para secas de curto prazo (agrícola) e longo prazo (hidrológica), baseado nos índices IA (mensal e trimestral) e SPI (anual), respectivamente, foi proposto e simulado. O IA identificou a região sul do RS como a mais propícia a períodos secos no estado, já o SPI identificou a região nordeste. Através dos resultados pôde-se concluir que os dois índices identificaram os mesmos períodos secos (meses e anos), porém, devido às regiões detectadas, o IA foi o que melhor representou a realidade climática do estado. A partir destes resultados foi proposta uma reformulação na metodologia da Defesa Civil considerando-se o sistema de alerta e análises de dados regionais para identificar as regiões mais vulneráveis a períodos secos. / The risk management in hazards like drought is very important to reduce social impacts, and to rationalize the natural and financial resources. To minimize the drought impacts, several countries take into account some indexes to its detection, quantification and evaluation. The Standardized Precipitation Index (SPI) is very applied around the world, and evaluates the variation of the precipitation in some timescale. Also, the Aridity Index (AI) is applied by UNESCO for climate characterization. These indexes should be a part of the plan of drought management risk. Usually, the drought policy of Brazil prioritizes the crisis management, with several negative impacts for decades in the Brazilian Northeast, and nowadays in Rio Grande do Sul. In 2004 and 2005, 450 municipals declared state of emergency by drought, with the biggest loss of harvest in local history. The research aim is to evaluate the drought management methodology of the Civil Defense of Rio Grande do Sul, and propose warning system based on SPI and AI as part of a risk management system to assess, forecast and plan actions against drought. This risk management system should include objective criteria to declare state of emergency and state of calamity, and guidelines for a drought plan. Comparing the results of drought indexes and declarations of state of emergence from 1991 to 2005, the number of coincidences was very low. Also, the dry regions detected by drought indexes were different of the regions with state of emergence. Thus, it can be concluded that the actual methodology for drought management is inefficient. It was proposed and tested a warning system for droughts of short term (agricultural), based on AI (monthly and quarterly), and droughts of long term (hydrological), based on SPI (annual). The AI identified the south of state as the drier, and the SPI identified the northeast. Both indexes identified the same periods of drought (months and years), but the AI, due the dry sites identified, best represents the local climatology. Thus, it was proposed a recast of the Civil Defense methodology for drought management, considering warning system and analysis of local data to identify the regions most vulnerable to dry periods.

Drought is a water related natural hazard. It is difficult to characterize drought because of its diffused nature and spatiotemporal variability. However, understanding the variability of drought characteristics such as severity, frequency, duration, and spatial extent is critical in drought mitigation and planning. Impact of drought on agriculture, water supply, and energy sectors has been long-recognized. The current understanding of drought and its impact is limited due to its complex characteristics and ways in which it impacts various sectors. This study focuses on two important aspects of drought: variability of drought characteristics across different spatial scales, and impact of droughts on crop yield and groundwater. Two drought indices, one integrating severity and spatial coverage, and also taking into account the type of specific crops, were investigated for county level use. The developed indices were used in studying drought at the county level, and its impact on crop yields. These indices can be used for resource allocation at the county level for drought management. Drought is reported in the United States (U.S.) for different administrative units at different spatial scales. The variation of drought characteristics across different spatial scales and scale dependence was investigated, demonstrating the importance of considering spatial scales in drought management. A methodology is proposed to quantify the uncertainty in reported values of drought indices using geostatistical tools. The uncertainty was found to increase with increasing spatial scale size. Artificial Neural Network and regression methods were used to model the impact of drought on crop yield and groundwater resources. Relationships of crop yields and groundwater levels with drought indices were obtained. Overall, this study contributes towards understanding of the spatial variation of drought characteristics across different spatial scales, and the impact of drought on crop yields and groundwater levels. / North Dakota Water Recourses Research Institute (ND WRRI) Fellowship Program / North Dakota State University Graduate School Doctoral Dissertation Award

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Un sistema de gestión de sequías apropiado requiere de la anticipación de los posibles efectos que un episodio de este tipo tenga sobre el sistema de recursos hídricos. Esta tarea sin embargo resulta más complicada de lo que parece. En primer lugar, debido al alto grado de incertidumbre existente en la predicción de variables hidrológicas futuras. Y en segundo, debido al riesgo de sobrerreacción en la activación de medidas de mitigación generando falsa sensación de escasez, o sequía artificial. A este respecto, los planes especiales de sequía proveen de herramientas para la gestión eficiente de situaciones con escasez de recursos y la preparación de cara a futuros eventos. De todos modos, las diferentes estrategias de operación seguidas en cada sistema de recursos hídricos hacen que las herramientas que en algunos casos resultaron altamente útiles no lo sean tanto cuando se aplican en sistemas distintos. Debido a la falta de tiempo y/o al exceso de confianza en los trabajos realizados por terceros, con excelentes resultados en sus respectivos casos, a veces se cae en el error de implementar metodologías no del todo apropiadas en sistemas con requisitos completamente distintos. El desarrollo y utilización de metodologías generalizadas aplicables a diferentes sistemas y capaces de proporcionar resultados adaptados a cada caso es, por tanto, muy deseable. Este es el caso de las herramientas de modelación de sistemas de recursos hídricos generalizadas. Estas permiten homogeneizar los procesos mientras siguen siendo los suficientemente adaptables para proporcionar resultados apropiados para cada caso de estudio. Esta tesis presenta una serie de herramientas destinadas a avanzar en el análisis y comprensión de los sistemas de recursos hídricos, haciendo énfasis en la prevención de sequías y la gestión de riesgos. Las herramientas desarrolladas incluyen: un modelo de optimización generalizado para esquemas de recursos hídricos, con capacidad para la representación detallada de cualquier sistema de recursos hídricos, y una metodología de análisis de riesgo basada en la optimización de Monte Carlo con múltiples series sintéticas. Con estas herramientas es posible incluir tanto la componente superficial como la subterránea del sistema estudiado dentro del proceso de optimización. La optimización está basada en la resolución iterativa de redes de flujo. Se probó la consistencia y eficiencia de diferentes algoritmos de resolución para encontrar un balance entre la velocidad de cálculo, el número de iteraciones, y la consistencia de los resultados, aportando recomendaciones para el uso de cada algoritmo dadas las diferencias entre los mismos. Las herramientas desarrolladas se aplican en dos casos de estudio reales en la evaluación y posibilidad de complementación de los sistemas de monitorización y alerta temprana de sequías existentes en los mismos. En el primer caso, se propone un enfoque alternativo para la monitorización de la sequía en el sistema de operación anual del río Órbigo (España), complementándolo con la utilización de la metodología de análisis de riesgo. En el segundo caso, las herramientas se emplean en un sistema con una estrategia de operación completamente distinta. Se estudia como el análisis de riesgo de la gestión óptima puede ayudar a la activación anticipada de los escenarios de sequía en los sistemas de los ríos Júcar y Turia, cuya operación es hiperanual. En esta ocasión, el sistema de indicadores existente goza de una gran confianza por parte de los usuarios. La metodología de análisis de riesgo es, sin embargo, capaz de anticipar los eventos de sequía con mayor alarma, aspecto que es deseable si se quiere evitar que los episodios en desarrollo vayan a más. En ambos casos se muestra como la evaluación anticipada de las posibles situaciones futuras del sistema permiten una definición confiable de los escenarios de sequía con suficiente antelación para la activación efectiva de medidas de prevención y/o mitigación en caso de ser necesarias. La utilización de indicadores provenientes de modelos frente a indicadores basados en datos observados es complementaria y ambos deberían utilizarse de forma conjunta para mejorar la gestión preventiva de los sistemas de recursos hídricos. El empleo de modelos de optimización en situaciones de incertidumbre hidrológica es muy apropiado gracias a la no necesidad de definir reglas de gestión para obtener los mejores resultados del sistema, y teniendo en cuenta que las reglas de operación habituales pueden no ser completamente adecuadas en estas ocasiones. / Haro Monteagudo, D. (2014). Methodology for the optimal management design of water resources system under hydrologic uncertainty [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/45996 / TESIS