Die Genauigkeit und Eignung verschiedener Methoden zur Humusbilanzierung werden für den Einsatz in der konventionellen und ökologischen Landwirtschaft ausgewertet. Weiterhin wurde das Versorgungsniveau mit organischer Substanz auf den Dauertestflächen sächsischer Betriebe beurteilt. Anhand der genaueren, standortangepassten Methode zur Humusbilanzierung zeigt sich, dass in Sachsen die Hälfte der Ackerflächen mit organischer Substanz optimal versorgt ist. Knapp ein Drittel der Schläge erhält eine hohe bis sehr hohe Versorgung, der Anteil unterversorgter Flächen liegt bei 20 Prozent.

The no-tillage adoption combined with the presence of crop residues on soil surface and minimum soil disturbance increase the soil organic matter content, that associated with broadcast fertilization, change the nutrient dynamic and its relationship with plant nutrition. This study was carried out in a long term experiment (1997 to 2007) in Cruz Alta (RS) aim to select cropping systems efficient in nutrient cycling of N,P and K and maintain crop yield under no-tillage. The experimental design was randomized blocks with four replications. The cropping systems were composed by cover crops and cash crops: 1) radish oil/maize/radish oil/wheat/ soybean; 2) black oat/maize/black beans/wheat/soybean; 3) common vetch/maize/ radish/wheat/soybean; 4) common vetch/maize/sunhemp/wheat/soybean; 5) common vetch/maize/radish/wheat/soybean; 6) common vetch/maize/sunhemp/ wheat/soybean. In treatments 3 and 4 were applied 324 kg ha-1 P2O5 and K2O during the experimental period. The N fertilization wasn t used in all treatments. With the objective to evaluate the NPK fertilization response in 9 and 10th year were applied the N rates (0, 40, 80, 120 kg ha-1), P (0, 30, 60, 90 kg ha-1) and K (0, 30, 60, 90 kg ha-1) in maize and wheat. In soybean only residual effect was evaluated. The yields, nutrient balance trough inputs (biologic fixation of N and P and K mineral fertilization) and outputs (N, P and K exported by harvest), nutrient cycling (nutrients uptake by cover crops and commercial crops) was determined. The higher N input, nutrient uptake, nutrient exported in grain and corn, wheat and soybean yield were higher in cropping systems with legumes. The sucession of radish oil/radish oil and black oat/beans had lower N input, nutrient uptake, nutrient cycling, nutrient exported in grain and yield. The cropping systems with common vetch before maize and radish oil between maize and wheat were efficient in maintain the crop yield. The nutrient cycling had high relationship with crop yield. The cropping systems show different yield potential to the same content of soil nutrient. The increment of soil organic carbon among cropping systems ranged from 0.31 and 1.00 Mg ha-1 year-1. The carbon input were 31.7%, 20.4%, 19.5%, 14.8% and 13.7% to maize, summer cover crops, winter cover crops, soybean and wheat respectively in average of 8 years. / A adoção do sistema plantio direto com a manutenção dos resíduos culturais na superfície do solo e a redução do seu revolvimento provocam um aumento do teor da matéria orgânica do solo, que, associado à localização superficial dos fertilizantes, induz a modificações na dinâmica dos nutrientes e suas relações com as plantas. Um experimento de longa duração foi conduzido de 1997 a 2007, em Cruz Alta (RS), com o objetivo de selecionar sucessões de culturas mais eficientes na ciclagem de N, P e K, acúmulo de carbono orgânico do solo e na manutenção da produtividade. O delineamento experimental foi o de blocos casualizados com quatro repetições. As sucessões de culturas são constituídas por combinações de plantas de cobertura de inverno e de verão intercaladas com culturas produtoras de grãos: (1) nabo/milho/nabo/trigo/soja; (2) aveia/milho/feijão/trigo/soja; (3) ervilhaca+adubação/ milho/nabo/trigo/soja; (4) ervilhaca+adubação/milho/crotalária/trigo/soja; (5) ervilhaca/ milho/nabo/trigo/soja; (6) ervilhaca/milho/crotalária/trigo/soja. Nos tratamentos 3 e 4, foram aplicados, no período de estudo, 324 kg ha-1 de P2O5 e de K2O. Com o objetivo de avaliar a resposta à adubação com NPK em sucessões de culturas com e sem adubação, por 8 anos, no 9º e 10º anos, foram realizados estudos de doses de N (0, 40, 80, 120 kg ha-1), de P2O5 (0, 30, 60, 90 kg ha-1) e de K2O (0, 40, 80 kg ha-1), objetivando avaliar o efeito da adubação e da ciclagem de nutrientes nas diferentes sucessões de culturas. Foram avaliados a produtividade e os balanços N, P, K, determinados com base nas estimativas de entradas (adição via fixação biológica de N, adubação com P e K), saídas (exportação de N, P, K nos grãos colhidos), ciclagem N, P, K (nutrientes contidos nos resíduos culturais). As maiores adições de N, absorção, ciclagem, exportação de N, P, K e produtividade de milho, trigo e soja são observadas nas sucessões de culturas que incluem leguminosas. As sucessões nabo/nabo e aveia/feijão mostraram-se inferiores na adição de N, absorção, ciclagem, exportação de N, P, K e produtividade. As sucessões de culturas que incluem ervilhaca antes do milho e nabo forrageiro entre milho e trigo, foram mais eficientes em manter a produtividade. A ciclagem de nutrientes teve alta relação com a produtividade. As sucessões de culturas apresentaram diferentes comportamentos na expressão do rendimento para um mesmo teor do nutriente no solo. O incremento dos estoques de COS pelas sucessões de culturas variou de 0,31 a 1,00 Mg ha ano-1. A contribuição das culturas de milho, plantas de cobertura de verão, de inverno, da soja e do trigo, foi de 31,7%, 20,4%, 19,5%, 14,8% e 13,7%, respectivamente, da adição de C no período de 8 anos.

Tesis por compendio / [ES] Uno de los mayores retos en los que incurre la producción agrícola hoy en día reside en alimentar de forma sostenible a una población creciente a la vez que concentra sus esfuerzos en hacerlo con el menor impacto ecológico posible. El actual sistema agroalimentario no solo impacta negativamente desde la perspectiva de la emisión de gases invernadero, sino que también favorece otros ámbitos como la degradación de los productos naturales, la pérdida de la biodiversidad o los cambios en el uso del suelo. La evidencia de este proceso de deterioro a escala mundial requiere de la puesta en marcha de planes de acción basados tanto en la mitigación del cambio climático (mediante la reducción de los gases de efecto invernadero) como en la adaptación al mismo mediante buenas prácticas agrícolas que consigan reducir la vulnerabilidad de los cultivos. Los objetivos de esta tesis se enmarcan en las vías de actuación definidas como prioritarias por la Asamblea General de las Naciones Unidas "Transformar nuestro mundo: la Agenda 2030 para el Desarrollo Sostenible". Más concretamente, en la mejora de la sostenibilidad del cultivo del almendro (Prunus dulcis Miller) prestando especial atención a la respuesta del sistema radical y su capacidad para mejorar la adaptación del cultivo a los nuevos escenarios derivados del proceso de cambio climático. En esta tesis se caracterizaron química y morfométricamente tres patrones de almendro. Se observaron diferencias significativas tanto en los sistemas radiculares como vegetativos de los mismos siendo el patrón GN el más vigoroso, el GF 677 el que presentó mayor número de raíces principales y el RP-R secundarias. Además, GN destacó por presentar mayor poder antioxidante y mayor contenido en fenoles, pudiendo estas propiedades influir en los mecanismos de defensa de la planta al inducir resistencia frente a determinados estreses. Los patrones se sometieron a diferentes medios de cultivo mediante el uso de dos sustratos. Las plantas cultivadas bajo fibra de coco presentaron un aumento masivo de raíces absorbentes y un engrosamiento del tronco mientras que las plantas cultivadas en la mezcla de turba y arena presentaron mayor longitud del sistema radical. Se estudió la respuesta de los patrones frente al aporte de bioestimulantes de raíz en vistas a contribuir a un manejo más racional y sostenible del cultivo. La fertilización mediante bioestimulantes tuvo un impacto significativo en el desarrollo de las plantas tanto a nivel aéreo como radicular y consiguió acortar los plazos de vivero, logrando plantas con mejor o más rápida capacidad de adaptación al campo. A grandes rasgos los mejores resultados se obtuvieron con el bioestimulante compuesto por materia orgánica, aminoácidos y extractos de algas. Adicionalmente y en respuesta a los retos medioambientales actuales se analizaron las propiedades energéticas del almendro y el posible uso de sus residuos como fuente de energía renovable atendiendo a diferentes factores que podrían influir sus propiedades energéticas como son la variedad, el patrón o el tipo de fertilización. Observamos que las variables que más influyeron en el poder calorífico del material fueron la variedad, el patrón y la interacción entre ambos. Siendo el cultivar Marcona y el patrón GF 305 los que presentaron mejores propiedades energéticas. / [CA] Un dels majors reptes en els quals incorre la producció agrícola hui dia resideix a alimentar de manera sostenible a una població creixent alhora que concentra els seus esforços a fer-ho amb el menor impacte ecològic possible. L'actual sistema agroalimentari no sols impacta negativament des de la perspectiva de l'emissió de gasos amb efecte d'hivernacle, sinó que també afavoreix altres àmbits com la degradació dels productes naturals, la pèrdua de la biodiversitat o els canvis en l'ús del sòl. L'evidència d'aquest procés de deterioració a escala mundial requereix de la posada en marxa de plans d'acció basats tant en la mitigació del canvi climàtic (mitjançant la reducció dels gasos d'efecte d'hivernacle) com en l'adaptació al mateix mitjançant bones pràctiques agrícoles que aconseguisquen reduir la vulnerabilitat dels cultius. Els objectius d'aquesta tesi s'emmarquen en les vies d'actuació definides com a prioritàries per l'Assemblea General de les Nacions Unides "Transformar el nostre món: l'Agenda 2030 per al Desenvolupament Sostenible". Més concretament, en la millora de la sostenibilitat del cultiu de l'ametler (Prunus dulcis Miller) prestant especial atenció a la resposta del sistema radical i la seua capacitat per a millorar l'adaptació del cultiu als nous escenaris derivats del procés de canvi climàtic. En aquesta tesi es van caracteritzar química i morfométricament tres patrons d'ametler. Es van observar diferències significatives tant en els sistemes radiculars com vegetatius dels mateixos sent el patró GN el més vigorós, el GF 677 el que va presentar major nombre d'arrels principals i el RP-R secundàries. A més, GN va destacar per presentar major poder antioxidant i major contingut en fenols, podent aquestes propietats influir en els mecanismes de defensa de la planta en induir resistència enfront de determinats estressos. Els patrons es van sotmetre a diferents mitjans de cultiu mitjançant l'ús de dos substrats. Les plantes cultivades sota fibra de coco van presentar un augment massiu d'arrels absorbents i un engruiximent del tronc mentre que les plantes cultivades en la mescla de torba i arena van presentar major longitud del sistema radical. Es va estudiar la resposta dels patrons enfront de l'aportació de bioestimulants d'arrel en vistes a contribuir a un maneig més racional i sostenible del cultiu. La fertilització mitjançant bioestimulants va tindre un impacte significatiu en el desenvolupament de les plantes tant a nivell aeri com radicular i va aconseguir acurtar els terminis de viver, aconseguint plantes amb millor o més ràpida capacitat d'adaptació al camp. A grans trets els millors resultats es van obtindre amb el bioestimulant compost per matèria orgànica, aminoàcids i extractes d'algues. Addicionalment i en resposta als reptes mediambientals actuals es van analitzar les propietats energètiques de l'ametler i el possible ús dels seus residus com a font d'energia renovable atenent a diferents factors que podrien influir en les seues propietats energètiques com són la varietat, el patró o el tipus de fertilització. Observem que les variables que més van influir en el poder calorífic del material van ser la varietat, el patró i la interacció entre tots dos. Sent el cultivar Marcona i el patró GF 305 els que van presentar millors propietats energètiques. / [EN] One of the greatest challenges that agricultural production is facing today lies in sustainably feeding a growing population while concentrating on doing so with the least possible ecological impact. The current agri-food system not only has a negative impact from the perspective of greenhouse gas emissions, but also favors other areas such as the degradation of natural products, the loss of biodiversity or the changes in land use. The evidence of this process of deterioration on a global scale requires the implementation of action plans based on both climate change mitigation (by reducing greenhouse gases) and climate adaptation through good agricultural practices that manage to reduce the vulnerability of crops. The objectives of this thesis are framed in the courses of action defined as priorities by the General Assembly of the United Nations "Transforming our world: the 2030 Agenda for Sustainable Development". More specifically, in improving the sustainability of almond (Prunus dulcis Miller) cultivation, paying special attention to the response of the root system and its ability to improve the adaptation of the crop to the new scenarios derived from the process of climate change. In this thesis, three almond rootstocks were chemically and morphometrically characterized. Significant differences were observed both in their root and vegetative systems, with the GN rootstock being the most vigorous, the GF 677 the one with the highest number of main roots, and the RP-R the one showing more secondary roots. In addition, GN stood out for presenting greater antioxidant power and higher phenol content, these properties being able to influence the plant's defense mechanisms by inducing resistance to certain stresses. The rootstocks were subjected to different culture media by using two substrates. The plants grown under coconut fiber showed a massive increase in absorbent roots and a thickening of the trunk, while the plants grown in the mixture of peat and sand showed greater length of the root system. The response of rootstocks to the contribution of root biostimulants was studied to contribute to a more rational and sustainable management of the crop. Fertilization using biostimulants had a significant impact on the development of plants both at aerial and root levels and managed to shorten nursery periods, achieving plants with a better or faster capacity to adapt to the field. Broadly, the best results were obtained with the biostimulant composed of organic matter, amino acids and algae extracts. Additionally, and in response to current environmental challenges, the energy properties of the almond tree and the possible use of its residues as a source of renewable energy were analyzed considering different factors that could influence its energy properties, such as the variety, rootstock, or type of fertilization. We observed that the variables that most influenced the calorific power of the material were the variety, the rootstock and the interaction between both. The Marcona variety and the GF 305 rootstock were the ones that presented the best energy properties. / This work was funded by Project 20170734. Development of methods of quantification of riparian vegetation biomass for the management of channels of the Comunitat Valencianaect . Dirección General de Universidades. Generalitat Valenciana (Spain). / Mondragón Valero, A. (2022). Caracterización de materiales de almendro y mejora del desarrollo de planta joven [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/184486 / Compendio

La recherche d’une agriculture durable et respectueuse de l’environnement passe par une réduction de l’usage d’intrants de synthèse. L’agroécologie cherche à utiliser les interactions entre les organismes de l’agroécosystème pour optimiser son fonctionnement, comme la régulation naturelle des bioagresseurs. C’est dans cette optique que s’inscrit ce travail de thèse qui étudie l’effet de la fertilisation des cultures sur les épidémies de pathogènes foliaires fongiques des cultures. De plus, nous étudions l’évolution des pathogènes face à des scénarios de fertilisation. Cela questionne la durabilité des pratiques culturales qui participent à la régulation les épidémies. Pour répondre à ces questions, nous avons adopté une démarche de modélisation qui permet de simuler l’effet de différents scénarios de fertilisation. Le point de départ et l’originalité de notre démarche a été de considérer le système hôte-pathogène comme un système ressource-consommateur et d’y appliquer des concepts de l'écologie évolutive pour répondre à ces questions agronomiques. Dans les deux modèles construits durant cette thèse, la fertilisation influence directement la quantité de ressources disponible pour le pathogène. Nous nous y concentrons sur un trait d'histoire de vie du pathogène, la période de latence (durée séparant l'infection du début de la sporulation), qui correspond à la durée minimale d'un cycle infectieux et qui, conditionne la stratégie d'allocation des ressources du pathogène. La latence détermine en effet la quantité de ressource qui sera allouée à la croissance du mycélium (donc sa taille à maturité) et celle qui sera ensuite allouée à la sporulation (en relation avec sa taille). Les modèles développés permettent d'étudier les réponses épidémiologique et évolutive des pathogènes foliaires fongiques à la fertilisation des cultures, avec comme référence le système Blé d'hiver/Rouille brune. Nous avons considéré différentes échelles dans ce travail : depuis la lésion où le pathogène se nourrit directement sur son hôte, jusqu’à la parcelle où se développent les épidémies et au paysage où les flux de spores entre les parcelles sont source d’extension des épidémies dans l’agroécosystème. Un premier modèle, à l'intersection des modèles épidémiologiques "SEIR" et des modèles de populations structurées, couvre les échelles de la lésion à celles de l’épidémie et de la parcelle. Le second modèle, à l'intersection des modèles SEIR et des modèles spatiaux d'épidémiologie du paysage, couvre les échelles de la parcelle au paysage agricole. Nous étudions les dynamiques épidémiologiques et évolutives, en comparant des concepts de fitness empiriques et d’invasion. Nous montrons que la fertilisation des cultures, en déterminant la dynamique des ressources disponibles pour les pathogènes, impacte fortement les épidémies. Nos modèles prédisent que la latence des pathogènes évolue en réponse à des compromis écologiques variés, d’une part pour optimiser l’allocation des ressources au niveau des feuilles, mais également pour gagner la course face à la croissance du couvert. La fertilisation, en changeant les concentrations de métabolites foliaires et les dynamiques de croissance du couvert, impacte donc épidémies et réponses évolutives de la latence des pathogènes. A l’échelle du paysage, l’introduction de pratiques variées de fertilisation dans un paysage préalablement homogène pourrait permettre de réduire les épidémies. Cependant, notre modèle prédit une durée limitée de cet effet du fait de l’évolution et de la diversification des pathogènes dans un paysage hétérogène. Ce travail ouvre la voie à des travaux sur l’effet et la durabilité des pratiques pour réguler les épidémies dans l’agroécosystème. Enfin, nous montrons par un travail de méta-analyse qu’il existe une relation forte entre type trophique et latence du pathogène, suggérant que les différents types de pathogènes répondront différemment à des scénarios de réduction de fertilisation / The quest for a sustainable agriculture requires a reduction in the use of synthetic inputs. In this perspective, agroecology seeks to use interactions between organisms in the agroecosystem to replace inputs by ecosystem services, such as the natural regulation of pests and diseases. In this context, this thesis studies the effect of crop fertilization on epidemics of crop fungal foliar pathogens. We also take into account the evolution of these pathogens in response to fertilization scenarios. This allows us to study the sustainability of agricultural practices that contribute to the regulation of epidemics. To answer these questions, we adopted a modelling approach that simulates the effect of different fertilization scenarios. The starting point and originality of our approach was to consider the pathosystem as a consumer-resource system and to use concepts of evolutionary ecology to answer the abovementioned agronomic questions. In the two models developed in this thesis, fertilization directly determines the quantity of resources available for the pathogen. We focus on one of the pathogen's life history traits, the latent period (time period between infection and the onset of sporulating lesions), which corresponds to the minimum duration of an infectious cycle and constrains the pathogen's resource allocation strategy. The latent period determines the amount of resource that will be allocated to either growth of mycelium (and therefore to pathogen size at maturity) or to sporulation (proportional to the pathogen’s size). The models we developed make it possible to study the epidemiological and evolutionary responses of fungal foliar pathogens to crop fertilization. We parameterized our models according to our biological knowledge of the wheat-rust pathosystem. Our modelling work encompasses different spatial and temporal scales: from the lesion where the pathogen feeds directly on its host, to the field and the landscape where the spores that flow between fields are the source of epidemics in the agroecosystem. The first model, at the intersection of the "SEIR" epidemiological models and structured population models, covers the scales of a lesion, the crop canopy and the field. The second model, at the intersection of SEIR and spatial landscape epidemiology models, covers the scales of the field and the agricultural landscape. We study epidemiological and evolutionary dynamics of pathogen populations by comparing empirical and invasion fitness concepts. We show that crop fertilization, by determining the dynamics of available resources for pathogens, has a strong impact on foliar fungal epidemics. Our models predict that pathogen latent period evolves in response to various ecological trade-offs; on the one hand to optimize resources allocation at the leaf scale, on the other hand to win the race against canopy growth. By changing the leaf metabolite content and the rate of canopy growth, fertilization therefore impacts both epidemics and evolutionary responses of pathogen latent period. At the landscape scale, the introduction of various fertilization practices in a previously homogeneous landscape could help to partially regulate epidemics. However, our model predicts that the beneficial effects of heterogeneity will vanish due to the evolution and diversification of pathogens in heterogeneous landscapes. This work sets the stage for further work on the effect and sustainability of agricultural practices on the regulation of crop epidemics in agroecosystems. Finally, by performing a meta-analysis, we bring out a strong relation between pathogen trophic type and latent period, suggesting that different trophic types of pathogens will respond differently to decreasing fertilization scenarios