O sistema radicular é indispensável para a obtenção de água e nutrientes do solo, síntese de reguladores de crescimento, e para o armazenamento de carboidratos. Embora seja indiscutível sua importância, esse órgão tem sido pouco estudado em relação a parte área. Provavelmente, em função da dificuldade de seu estudo, tendo em vista que seu desenvolvimento ocorre no solo, o que dificulta observações diretas. Consideramos de suma importância o desenvolvimento de métodos mais práticos, mais baratos, e que possibilitem avaliações rápidas, não destrutivas do sistema radicular. O conhecimento de uma estreita relação entre fitomassa fresca do sistema radicular e valor de capacitância, é antigo, mas na prática, é pouco empregado. Através do uso de um medidor manual de capacitância, visamos relacionar valores de capacitância com diversos parâmetros, tais como fitomassa seca, comprimento, área e respiração do sistema radicular de plantas do feijoeiro comum (Phaseolus vulgaris L.). Uma vez estabelecidas essas relações, é possível realizar medições com o capacitor para avaliar o desenvolvimento radicular, sob diferentes condições de disponibilidade de fósforo, de uma maneira rápida, prática e não destrutiva. A deficiência de fósforo, em solos tropicais e, subtropicais tem limitado a produção de muitas culturas, inclusive a do feijoeiro, uma das principais fontes de proteínas na dieta de países localizados nessas regiões. Estudos anteriores mostram uma ampla variação com relação à eficiência no uso do elemento fósforo no germoplasma do feijoeiro comum, viabilizando adaptação às condições de baixa disponibilidade deste elemento no solo. Devido sua baixa mobilidade do no solo, genótipos que apresentem plasticidade do sistema radicular, com relação a esse elemento, são considerados mais eficientes. Para verificar a eficiência do sistema radicular do feijoeiro comum, foram realizados estudos com o fósforo aplicado de forma desuniforme ao substrato, simulando as condições normalmente encontradas no campo. Supõe-se que existam diferentes mecanismos que conferem maior aproveitamento do fósforo pela planta, sendo muitos destes relacionados ao sistema radicular. Para elucidar essa questão, foram avaliados parâmetros tais como, o posicionamento das raízes ao longo do perfil, o comprimento, a área, a taxa de respiração e a fitomassa seca do sistema radicular. Foi dada especial atenção a formação de raízes adventícias, em diferentes níveis de fósforo, por essas se desenvolverem preferencialmente nas camadas superficiais do solo, onde segundo diversos autores, é o local de maior disponibilidade deste elemento. Além disto, foram avaliados os efeitos do posicionamento do P no substrato, sobre a parte aérea e sobre a produtividade. O uso da capacitância é uma opção metodológica para: (i) aferir o crescimento de plantas de feijão em termos de fitomassa seca total, e (ii) avaliar a parte funcional do sistema radicular. Em condições ótimas de água e fertilidade do solo, a distribuição de fósforo uniformemente na camada superficial (0 a 5 cm de profundidade) proporciona o aumento dos componentes de produção. O acúmulo e a partição de fitomassa seca em plantas de feijão são condicionados pela disponibilidade (quantidade e posicionamento) de fósforo no solo. / The root system is essential to water and nutrient acquisition, hormone synthesis and carbohydrate storage. Although the knowledge about its importance, there are much less studies with this organ, than with the shoots. Probably, due to the difficulties in its study, since it develops in the soil, making directs observations harder. The stabeleshiment of cheap, practical, fast and non-destructive methods to evaluate the root system development would be very useful. Despite the observation of a close relationship between fresh matter and capacitance is not new, there are not many studies with it. The use of a portable capacitance meter to relate capacitance values with different root system parameters, such as dry weight, length, area and respiration, would provide the fast one, and non-destructive evaluation, under different growing conditions, such as different phosphorus levels in the soil. The lack of phosphorus in tropical and sub-tropical soils has limited many crops yield, as common beans, one of the main protein sources of these region countries. Previous studies had shown a wise genetic variation on phosphorus efficiency in common bean germoplasm, which allows the adaptation to low phosphorus condition. Since P presents low mobilization in the soil, genotypes with root plasticity are considered efficient. This study includes experiments where the phosphorus was placed not uniformly in the substrate, simulating the field natural conditions, to verify the common beans root system response. Different mechanism that confers better plants P use is known, and most of them, are related to the root system. Some root parameters such as root position along the profile, root length, root area, root respiration and root dry weight were evaluated to clarify this question. Special focus were given to adventitious root formation under different phosphorus levels, since they grow in shallower soil layer, where according to several author is where there is higher phosphorus availability. Furthermore, the effect of the P position on the shoot and yield were evaluated. The capacitance can be used as an alternative method to evaluate: (i) the bean plants growth, as total dry weight and, (ii) the functional root portion. When water and nutrients are in optimal level, the phosphorus distribution on the top soil layer (0 to 5 cm), results in the yield component increase. The available phosphorus position in the soil, determines the accumulation and distribution pattern of the dry matter.

O sistema radicular é indispensável para a obtenção de água e nutrientes do solo, síntese de reguladores de crescimento, e para o armazenamento de carboidratos. Embora seja indiscutível sua importância, esse órgão tem sido pouco estudado em relação a parte área. Provavelmente, em função da dificuldade de seu estudo, tendo em vista que seu desenvolvimento ocorre no solo, o que dificulta observações diretas. Consideramos de suma importância o desenvolvimento de métodos mais práticos, mais baratos, e que possibilitem avaliações rápidas, não destrutivas do sistema radicular. O conhecimento de uma estreita relação entre fitomassa fresca do sistema radicular e valor de capacitância, é antigo, mas na prática, é pouco empregado. Através do uso de um medidor manual de capacitância, visamos relacionar valores de capacitância com diversos parâmetros, tais como fitomassa seca, comprimento, área e respiração do sistema radicular de plantas do feijoeiro comum (Phaseolus vulgaris L.). Uma vez estabelecidas essas relações, é possível realizar medições com o capacitor para avaliar o desenvolvimento radicular, sob diferentes condições de disponibilidade de fósforo, de uma maneira rápida, prática e não destrutiva. A deficiência de fósforo, em solos tropicais e, subtropicais tem limitado a produção de muitas culturas, inclusive a do feijoeiro, uma das principais fontes de proteínas na dieta de países localizados nessas regiões. Estudos anteriores mostram uma ampla variação com relação à eficiência no uso do elemento fósforo no germoplasma do feijoeiro comum, viabilizando adaptação às condições de baixa disponibilidade deste elemento no solo. Devido sua baixa mobilidade do no solo, genótipos que apresentem plasticidade do sistema radicular, com relação a esse elemento, são considerados mais eficientes. Para verificar a eficiência do sistema radicular do feijoeiro comum, foram realizados estudos com o fósforo aplicado de forma desuniforme ao substrato, simulando as condições normalmente encontradas no campo. Supõe-se que existam diferentes mecanismos que conferem maior aproveitamento do fósforo pela planta, sendo muitos destes relacionados ao sistema radicular. Para elucidar essa questão, foram avaliados parâmetros tais como, o posicionamento das raízes ao longo do perfil, o comprimento, a área, a taxa de respiração e a fitomassa seca do sistema radicular. Foi dada especial atenção a formação de raízes adventícias, em diferentes níveis de fósforo, por essas se desenvolverem preferencialmente nas camadas superficiais do solo, onde segundo diversos autores, é o local de maior disponibilidade deste elemento. Além disto, foram avaliados os efeitos do posicionamento do P no substrato, sobre a parte aérea e sobre a produtividade. O uso da capacitância é uma opção metodológica para: (i) aferir o crescimento de plantas de feijão em termos de fitomassa seca total, e (ii) avaliar a parte funcional do sistema radicular. Em condições ótimas de água e fertilidade do solo, a distribuição de fósforo uniformemente na camada superficial (0 a 5 cm de profundidade) proporciona o aumento dos componentes de produção. O acúmulo e a partição de fitomassa seca em plantas de feijão são condicionados pela disponibilidade (quantidade e posicionamento) de fósforo no solo. / The root system is essential to water and nutrient acquisition, hormone synthesis and carbohydrate storage. Although the knowledge about its importance, there are much less studies with this organ, than with the shoots. Probably, due to the difficulties in its study, since it develops in the soil, making directs observations harder. The stabeleshiment of cheap, practical, fast and non-destructive methods to evaluate the root system development would be very useful. Despite the observation of a close relationship between fresh matter and capacitance is not new, there are not many studies with it. The use of a portable capacitance meter to relate capacitance values with different root system parameters, such as dry weight, length, area and respiration, would provide the fast one, and non-destructive evaluation, under different growing conditions, such as different phosphorus levels in the soil. The lack of phosphorus in tropical and sub-tropical soils has limited many crops yield, as common beans, one of the main protein sources of these region countries. Previous studies had shown a wise genetic variation on phosphorus efficiency in common bean germoplasm, which allows the adaptation to low phosphorus condition. Since P presents low mobilization in the soil, genotypes with root plasticity are considered efficient. This study includes experiments where the phosphorus was placed not uniformly in the substrate, simulating the field natural conditions, to verify the common beans root system response. Different mechanism that confers better plants P use is known, and most of them, are related to the root system. Some root parameters such as root position along the profile, root length, root area, root respiration and root dry weight were evaluated to clarify this question. Special focus were given to adventitious root formation under different phosphorus levels, since they grow in shallower soil layer, where according to several author is where there is higher phosphorus availability. Furthermore, the effect of the P position on the shoot and yield were evaluated. The capacitance can be used as an alternative method to evaluate: (i) the bean plants growth, as total dry weight and, (ii) the functional root portion. When water and nutrients are in optimal level, the phosphorus distribution on the top soil layer (0 to 5 cm), results in the yield component increase. The available phosphorus position in the soil, determines the accumulation and distribution pattern of the dry matter.

The relationship between post-mortem state and changes of biological tissue impedance has been investigated to serve as a basis for developing an in-vitro measurement method for monitoring the freshness of meat. The main challenges thereby are the reproducible measurement of the impedance of biological tissues and the classification method of their type and state. In order to realize reproducible tissue bio-impedance measurements, a suitable sensor taking into account the anisotropy of the biological tissue has been developed. It consists of cylindrical penetrating multi electrodes realizing good contacts between electrodes and the tissue. Experimental measurements have been carried out with different tissues and for a long period of time in order to monitor the state degradation with time. Measured results have been evaluated by means of the modified Fricke-Cole-Cole model. Results are reproducible and correspond to the expected behavior due to aging. An appropriate method for feature extraction and classification has been proposed using model parameters as features as input for classification using neural networks and fuzzy logic. A Multilayer Perceptron neural network (MLP) has been proposed for muscle type computing and the age computing and respectively freshness state of the meat. The designed neural network is able to generalize and to correctly classify new testing data with a high performance index of recognition. It reaches successful results of test equal to 100% for 972 created inputs for each muscle. An investigation of the influence of noise on the classification algorithm shows, that the MLP neural network has the ability to correctly classify the noisy testing inputs especially when the parameter noise is less than 0.6%. The success of classification is 100% for the muscles Longissimus Dorsi (LD) of beef, Semi-Membraneous (SM) of beef and Longissimus Dorsi (LD) of veal and 92.3% for the muscle Rectus Abdominis (RA) of veal. Fuzzy logic provides a successful alternative for easy classification. Using the Gaussian membership functions for the muscle type detection and trapezoidal member function for the classifiers related to the freshness detection, fuzzy logic realized an easy method of classification and generalizes correctly the inputs to the corresponding classes with a high level of recognition equal to 100% for meat type detection and with high accuracy for freshness computing equal to 84.62% for the muscle LD beef, 92.31 % for the muscle RA beef, 100 % for the muscle SM veal and 61.54% for the muscle LD veal. / Auf der Basis von Impedanzspektroskopie wurde ein neuartiges in-vitro-Messverfahren zur Überwachung der Frische von biologischem Gewebe entwickelt. Die wichtigsten Herausforderungen stellen dabei die Reproduzierbarkeit der Impedanzmessung und die Klassifizierung der Gewebeart sowie dessen Zustands dar. Für die Reproduzierbarkeit von Impedanzmessungen an biologischen Geweben, wurde ein zylindrischer Multielektrodensensor realisiert, der die 2D-Anisotropie des Gewebes berücksichtigt und einen guten Kontakt zum Gewebe realisiert. Experimentelle Untersuchungen wurden an verschiedenen Geweben über einen längeren Zeitraum durchgeführt und mittels eines modifizierten Fricke-Cole-Cole-Modells analysiert. Die Ergebnisse sind reproduzierbar und entsprechen dem physikalisch-basierten erwarteten Verhalten. Als Merkmale für die Klassifikation wurden die Modellparameter genutzt.

The relationship between post-mortem state and changes of biological tissue impedance has been investigated to serve as a basis for developing an in-vitro measurement method for monitoring the freshness of meat. The main challenges thereby are the reproducible measurement of the impedance of biological tissues and the classification method of their type and state. In order to realize reproducible tissue bio-impedance measurements, a suitable sensor taking into account the anisotropy of the biological tissue has been developed. It consists of cylindrical penetrating multi electrodes realizing good contacts between electrodes and the tissue. Experimental measurements have been carried out with different tissues and for a long period of time in order to monitor the state degradation with time. Measured results have been evaluated by means of the modified Fricke-Cole-Cole model. Results are reproducible and correspond to the expected behavior due to aging. An appropriate method for feature extraction and classification has been proposed using model parameters as features as input for classification using neural networks and fuzzy logic. A Multilayer Perceptron neural network (MLP) has been proposed for muscle type computing and the age computing and respectively freshness state of the meat. The designed neural network is able to generalize and to correctly classify new testing data with a high performance index of recognition. It reaches successful results of test equal to 100% for 972 created inputs for each muscle. An investigation of the influence of noise on the classification algorithm shows, that the MLP neural network has the ability to correctly classify the noisy testing inputs especially when the parameter noise is less than 0.6%. The success of classification is 100% for the muscles Longissimus Dorsi (LD) of beef, Semi-Membraneous (SM) of beef and Longissimus Dorsi (LD) of veal and 92.3% for the muscle Rectus Abdominis (RA) of veal. Fuzzy logic provides a successful alternative for easy classification. Using the Gaussian membership functions for the muscle type detection and trapezoidal member function for the classifiers related to the freshness detection, fuzzy logic realized an easy method of classification and generalizes correctly the inputs to the corresponding classes with a high level of recognition equal to 100% for meat type detection and with high accuracy for freshness computing equal to 84.62% for the muscle LD beef, 92.31 % for the muscle RA beef, 100 % for the muscle SM veal and 61.54% for the muscle LD veal. / Auf der Basis von Impedanzspektroskopie wurde ein neuartiges in-vitro-Messverfahren zur Überwachung der Frische von biologischem Gewebe entwickelt. Die wichtigsten Herausforderungen stellen dabei die Reproduzierbarkeit der Impedanzmessung und die Klassifizierung der Gewebeart sowie dessen Zustands dar. Für die Reproduzierbarkeit von Impedanzmessungen an biologischen Geweben, wurde ein zylindrischer Multielektrodensensor realisiert, der die 2D-Anisotropie des Gewebes berücksichtigt und einen guten Kontakt zum Gewebe realisiert. Experimentelle Untersuchungen wurden an verschiedenen Geweben über einen längeren Zeitraum durchgeführt und mittels eines modifizierten Fricke-Cole-Cole-Modells analysiert. Die Ergebnisse sind reproduzierbar und entsprechen dem physikalisch-basierten erwarteten Verhalten. Als Merkmale für die Klassifikation wurden die Modellparameter genutzt.