CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / O desenvolvimento de novas tecnologias que buscam a reduÃÃo no uso de fertilizantes, especialmente os nitrogenados, à essencial para a sustentabilidade do sistema de produÃÃo na cultura do milho (Zea mays L.). O uso de microrganismos na agricultura à uma alternativa amplamente pesquisada, que busca a diminuiÃÃo no uso de fertilizantes nitrogenados com consequente reduÃÃo da degradaÃÃo do meio ambiente. O presente trabalho objetivou comprovar a hipÃtese do efeito da inoculaÃÃo de bactÃrias diazotrÃficas endofÃticas, sobre o crescimento e teores de nutrientes em dois hÃbridos de milho submetidos a quatro doses de adubaÃÃes nitrogenadas e sobre a atividade microbiana do solo. O experimento foi conduzido em casa de vegetaÃÃo, por um perÃodo de 90 dias. O delineamento experimental utilizado foi em blocos casualizados, avaliando-se dois hÃbridos de milho (AG 1051 e BM 3061), os tratamentos foram dispostos no esquema fatorial 2 x 4, com quatro repetiÃÃes, inoculado e nÃo inoculado com o produto comercial a base de Azospirillum brasilense e submetidos a quatro diferentes doses de nitrogÃnio (0; 0,5; 1,0 e 1,5 g vaso-1). Neste ensaio, houve interaÃÃo significativa entre os fatores inoculaÃÃo e doses de nitrogÃnio para o acÃmulo de nitrogÃnio da raiz e no acÃmulo de fÃsforo da parte aÃrea do hÃbrido AG 1051, em relaÃÃo ao hÃbrido BM 3061 apresentou interaÃÃo significativa sobre o acÃmulo do potÃssio da parte aÃrea. Na avaliaÃÃo, houve efeitos isolados dos fatores inoculaÃÃo e doses de nitrogÃnio para a massa seca da raiz, no acÃmulo de nitrogÃnio e potÃssio da parte aÃrea do hÃbrido AG 1051, para o hÃbrido BM 3061 efeitos significativos para o teor de fÃsforo da parte aÃrea e do potÃssio na raiz. O fator isolado da inoculaÃÃo com Azospirillum brasilense revelou efeito significativo apenas sobre a respiraÃÃo basal do solo sob influencia do hÃbrido BM 3061. Os dados relativos à altura, diÃmetro do colmo, Ãrea foliar, teor de clorofila, massa seca das folhas, colmo e raiz das plantas de milho, cultivadas em condiÃÃes de casa de vegetaÃÃo, revelam que houve efeitos significativos atribuÃdos apenas à adiÃÃo de fertilizantes nitrogenados, independentemente da inoculaÃÃo com Azospirillum brasilense. Conclui-se que a inoculaÃÃo com Azospirillum brasilense nesse estudo pouco contribuiu com as variÃveis avaliadas, o hÃbrido de milho AG 1051 se mostrou mais sensÃvel à inoculaÃÃo do que o BM 3061, e que os hÃbridos de milhos sÃo sensÃveis à variaÃÃo do teor de nitrogÃnio aplicado no solo. / The development of new technologies that seek to reduce the use of fertilizers, especially nitrogen, is essential for the sustainability of the production system in maize (Zea mays L.). The use of microorganisms in agriculture is a widely researched alternative, seeking a reduction in the use of nitrogen fertilizers with consequent reduction in environmental degradation. This study aimed at proving the hypothesis of the effect of inoculation with endophytic diazotrophic bacteria on growth and nutrient content in two maize hybrids subjected to four levels of nitrogen fertilization and on the soil microbial activity. The experiment was conducted in a greenhouse for a period of 90 days. The experimental design was randomized blocks, evaluating two maize hybrids (AG 1051 and BM 3061), the treatments were arranged in a 4 x 2 factorial design, with four replicates, inoculated and not inoculated with the commercial product based on Azospirillum brasilense and subjected to four different doses of nitrogen (0, 0.5, 1.0 and 1.5 g pot-1). In this trial, there was a significant interaction between inoculation factors and nitrogen doses root nitrogen accumulation and shoot phosphorus accumulation of the hybrid AG 1051. Regarding the BM 3061 hybrid, it showed a significant interaction on the shoot potassium accumulation. In the assessment, there have been isolated factors of inoculation and nitrogen doses for root dry mass, the accumulation of nitrogen and potassium of shoots for AG 1051. For BM 3061 hybrid, there were significant effects of phosphorus content of shoots and root potassium. The isolated factor of inoculation with Azospirillum brasilense showed significant effect only on the basal soil respiration under the influence of the hybrid BM 3061. Data on height, stem diameter, leaf area, chlorophyll content, dry mass of leaves, stems and roots of maize plants grown under greenhouse conditions showed significant effects attributed solely to the addition of nitrogen fertilizer, regardless of inoculation with Azospirillum brasilense. It was concluded that inoculation with Azospirillum brasilense in this study contributed little to the parameters evaluated, the maize hybrid AG 1051 was more sensitive to the inoculation with BM 3061, and that the maize hybrids are sensitive to the variation of the nitrogen content applied to the soil.

Devido à escassez de recursos hídricos, efluentes de plantas de tratamento de águas residuárias têm sido reutilizadas ou recicladas em todo o mundo. Em algumas regiões áridas e em particular em regiões semi-áridas, o reuso de água tem sido reconhecido como um valioso recurso. Entretanto, dependendo da natureza do uso, surgem preocupações sobre potenciais riscos associados à presença de patógenos e contaminantes e a saúde humana. Uma grande variedade de contaminantes orgânicos pode estar presente nos esgotos domésticos e ser recirculado pelo ambiente. Alguns desses compostos apresentam o potencial de desregular as funções normais do sistema endócrino dos organismos e assim, causar efeitos adversos sobre a saúde humana. Entre esses compostos, incluem-se os hormônios estrógenos naturais e sintéticos. Nesse trabalho, desenvolvido na Estação Experimental de Tratamento de Águas Residuárias Urbanas do IPH/UFRGS, localizada nas dependências da ETE São João – Navegantes / DMAE / Porto Alegre / RS, foi investigada a ocorrência de hormônios naturais e sintéticos em grãos de milho cultivados por processo de irrigação por sulcos com efluentes domésticos tratados. O método analítico utilizado para quantificação dos hormônios de interesse foi a cromatografia líquida de alto desempenho (HPLC). Os resultados obtidos confirmam a presença de hormônios naturais e sintéticos no esgoto bruto e nos efluentes tratados, mas em concentrações extremamente baixas e não indicam processo de transferência ou acúmulo desses contaminantes para os grãos de milho. / Due to the scarcity of fresh water resources, effluents from wastewater treatment plants have increasingly been reclaimed and reused around the world. In some arid and semiarid regions, in particular, reclaimed water has been recognized as a valuable resource for non-potable use such as irrigating crops. However, depending on the nature of application, there is concern about potential risks associated with pathogens and organic contaminants to the environment and human health. A wide range of organic contaminants may be present in wastewater and the environment receiving it. These include natural and synthetic estrogens have the potential to disrupt the normal function (s) of endocrine systems in organisms and thus causing health effects on wildlife and humans. In the present work, developed at “Estação Experimental de Tratamento de Águas Residuárias Urbanas do IPH/UFRGS”, located on the ETE São João – Navegantes /DMAE / Porto Alegre /RS, was investigated the occurrence of natural and synthetic hormones in corn’s grain (Zea mays) cultivated by furrow irrigation of treated domestic effluents. The analytic method used for the hormones quantification was the High Performance Liquid Chromatography (HPLC). The results confirm the presence of natural and synthetic hormones on the untreated and treated effluents, although with a very low concentration and not indicated accumulation of this one to the corn’s grain.

In the last decades agricultural production has shown a significant increase, primarily in the production of grains. This increase occurred mainly due to technological innovations in the field, provided greater food supply, however, this advancement of agricultural areas brings a lot of criticism when it comes to sustainability. The practice of monoculture plantations contributes disproportionately to the simplification of ecosystems. It damages the environment causing water, air and soil pollution due to intensive use of pesticides and fertilizers and it contributes to the loss of biodiversity. In the city of Simão Dias - SE, the monoculture of corn is the strongest kind of farming among the local farmers. The advancement of areas cultivated with maize occurred together with the insertion of technology in the field, as the example of genetically modified seeds and the use of machinery what has made the city the second largest corn producer in the state. The monoculture of corn represents the main source of income for farmers from the town; this monoculture has a high dependence of inputs such as pesticides, chemical fertilizers and machinery, in addition to the dependence on bank credit along with a reduced labor supply. In this context this research addressed the levels of sustainability in the agroecosystems of maize in Simão Dias. The aim of the research was guided in the analysis of the levels of territorial sustainability, economic and present environment in agroecosystems of corn. The methodology is based on bibliographic references, field survey and semi-structured interviews, analysis of soil and in the selection of indicators based on the method of Indicateurs de Durabilité de Exploitations Agricoles – IDEA. 20 families owning properties with similar cultivation characteristics were selected among them there were ten properties that have embraced the technology of transgenic seeds and ten properties that uses the conventional hybrid seed. As a result, the levels of sustainability of the agroecosystem of transgenic corn had better results in the productivity. The analysis of the levels of sustainability per sectors has demonstrated that the social territorial sector showed the best results for all the involved properties, the analysis of the economic axis has shown that money investments have increased productivity for farmers who planted transgenic corn, allowing these properties better levels of economical sustainability. When it came to the agricultural environment the levels of sustainability were unsatisfactory in terms of diversification, management of soils, use of pesticides and fertilizers in all properties. The properties that have used the conventional hybrid seed presented a critical point: a low or non-existent biodiversity preservation and lack of technical assistance. Their agricultural practices harm the sustainability of agroecosystems, especially in regard to environmental sustainability. evaluation of indicators of sustainability of agricultural holdings of agroecosystems of maize in the city of simão dias/se / Nas últimas décadas a produção agrícola mundial tem apresentado um aumento expressivo, principalmente na produção de grãos. Esse aumento, ocorrido principalmente devido às inovações tecnológicas no campo, proporcionou maior oferta de alimentos, no entanto, esse avanço das áreas agrícolas traz muitas críticas, principalmente no campo da sustentabilidade. A prática da monocultura contribui exageradamente para a simplificação dos agroecossistemas e por consequência danos ao meio ambiente como: poluição da água, do ar e do solo devido ao intenso uso de agrotóxicos e fertilizantes além da perda da biodiversidade. No município de Simão Dias – SE, a monocultura do milho possui grande destaque nas práticas agrícolas dos agricultores locais. O avanço das áreas cultivadas com o milho ocorreu acompanhado da inserção da tecnologia no campo, a exemplo das sementes transgênicas e do uso do maquinário, tornando o município o segundo maior produtor de milho do estado. A monocultura do milho constitui principal fonte de renda dos agricultores do município, apresenta práticas com elevada dependência de insumos como agrotóxicos, fertilizantes químicos e maquinários, além da dependência de crédito bancário e reduzida oferta de trabalho. Nesse contexto realizou-se a pesquisa que abordou os níveis de sustentabilidade em agroecossistemas do milho em Simão Dias Se. O objetivo da pesquisa pautou-se na análise dos níveis de sustentabilidade socioterritorial, econômica e agroambiental nos agroecossistemas de milho. A metodologia está pautada em referências bibliográficas, pesquisa de campo e entrevistas semi-estruturadas, análise de solo e na seleção de indicadores com base no método Indicateurs de Durabilité de Exploitations Agricoles – IDEA. Foram selecionadas vinte propriedades familiares com características de cultivo semelhantes, dez propriedades que adotaram a tecnologia das sementes transgênicas e dez propriedades que utiliza a semente hibrida convencional. Como resultado, os níveis de sustentabilidade do agroecossistema do milho transgênico apresentou melhores resultados devido a maior produtividade. A análise dos níveis de sustentabilidade por eixo demonstrou que o eixo socioterritórial apresentou os melhores resultados para todas as propriedades, a análise do eixo econômico demonstrou que os investimentos econômicos permitiram maior produtividade para os agricultores que cultivaram milho transgênico, permitindo a essas propriedades melhores níveis de sustentabilidade no eixo econômico. No eixo agroambiental os níveis de sustentabilidade apresentaram-se insatisfatórios no tocante à diversificação, manejo dos solos, uso de agrotóxicos e fertilizantes em todas as propriedades analisadas. As propriedades que utilizaram a semente híbrida convencional apresentaram um ponto crítico ainda maior: a pouca ou inexistente preservação da biodiversidade e ausência de assistência técnica. As práticas agrícolas no município comprometem a sustentabilidade dos agroecossistemas, principalmente no tocante a sustentabilidade ambiental.

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Thus, the objective was to evaluate the effect of inoculation with Azospirillum brasilense associated with nitrogen fertilization in corn hybrids coverage that has been recommended for Southwest Goiás, through two experiments. In the first field experiment conducted at second harvest with ten hybrids submitted to the inoculation with Azospirillum brasilense and nitrogen topdressing doses, consisting in the following treatments: no inoculation and no topdressing fertilization, no topdressing fertilization and inoculation, 35 kg ha-1 of N topdressing and inoculation; and 70 kg ha-1 of N topdressing and inoculation, thus forming a 10 x 4 factorial arrangement. Variables related to growth and development have been evaluated, analysis of the enzyme nitrate reductase activity and productivity variables and its components ended up in a conclusion that the inoculation itself was not able to generate significant increments in the variables analyzed, however with the application of nitrogen fertilizer in coverage it was possible to detect the positive effect of the doses tested in some variables. Therefore, under the conditions of this study, the most productive hybrids were the BioGene 7046®, Dekalb 310® and Agroeste 1596®. In the second field experiment, at first crop, we aimed to evaluate methods of application of Azospirillum brasilense (no application, application in seeds, foliar application and combination of application in seed and leaf) associated with nitrogen topdressing doses (0, 35 and 70 kg ha-1 of N) in two hybrids who achieved greater magnitude in productivity of grains in the previous experiment (BioGene 7046® and Dekalb 310®). Variables, related to growth and development, have been evaluated, analysis of the enzyme nitrate reductase activity and productivity variables and its components have been too. Inoculation with Azospirillum brasilense, regardless of the method of application had no effect on the variables related to growth and development and did not generate any increase in grain production. There has been effect due the inoculation with A. brasilense only in seeds during the activity of nitrate reductase in a specific way for one of the hybrids associated with one of the doses of nitrogen topdressing. The nitrogen topdressing fertilization is an essential practice, providing an increase in the growth and development of corn. / RESUMO - Bactérias do gênero Azospirillum são fixadoras de nitrogênio (N) atmosférico e consideradas promotoras de crescimento vegetal, em plantas não leguminosas. O uso de inoculantes contendo estas bactérias principalmente na cultura do milho, na tentativa de reduzir a utilização de fertilizantes nitrogenados, melhorar o crescimento e desenvolvimento das plantas e incrementar a produtividade de grãos é uma boa alternativa para uma agricultura sustentável, porém vários fatores podem interferir na obtenção destes benefícios, como o híbrido utilizado, condições edafoclimáticas e o manejo adotado. Assim, objetivou-se avaliar o efeito da inoculação com Azospirillum brasilense associado a adubação nitrogenada em cobertura em híbridos de milho recomendados para o sudoeste goiano por meio de dois experimentos. No primeiro experimento a campo em segunda safra com dez híbridos submetidos à inoculação com Azospirillum brasilense e doses de nitrogênio em cobertura consistindo nos tratamentos: sem inoculação e sem adubação de cobertura, sem adubação de cobertura e inoculação, 35 kg ha-1 de N em cobertura e inoculação, e 70 kg ha-1 de N em cobertura e inoculação formando assim um arranjo fatorial 10 x 4. Avaliou-se as variáveis relacionadas ao crescimento e desenvolvimento, análise da atividade da enzima redutase do nitrato e variáveis do rendimento e seus componentes no qual concluiu-se que a inoculação em si não foi capaz de gerar incrementos significativos nas variáveis analisadas, porém com a aplicação de adubação nitrogenada em cobertura foi possível detectar o efeito positivo das doses testadas em algumas variáveis, sendo assim nas condições em estudo os híbridos mais produtivos foram o BioGene 7046®, Dekalb 310® e Agroeste 1596®. No segundo experimento a campo em primeira safra objetivou-se avaliar métodos de aplicação de Azospirillum brasilense (sem aplicação, aplicação nas sementes, aplicação foliar e a combinação da aplicação nas sementes e foliar) associado com doses de nitrogênio em cobertura (0, 35 e 70 kg ha-1 de N) em dois híbridos que obtiveram maior amplitude na produtividade de grãos no experimento anterior (BioGene 7046® e Dekalb 310®). Avaliou-se as variáveis relacionadas ao crescimento e desenvolvimento, análise da atividade da enzima redutase do nitrato e variáveis do rendimento e seus componentes. A inoculação com Azospirillum brasilense independentemente do método de aplicação não teve efeito nas variáveis relacionadas ao crescimento e desenvolvimento e não gerou incremento na produção de grãos. Apenas houve efeito da inoculação com A. brasilense nas sementes na atividade da redutase do nitrato, de forma específica para um dos híbridos associado com uma das doses de nitrogênio em cobertura. A adubação nitrogenada em cobertura é prática indispensável, proporcionando incremento no crescimento e desenvolvimento das plantas de milho.

A pesquisa visou a avaliar o processamento de imagens digitais pelo Sistema TreeVis (SVA) para identificar o estado nutricional de plantas de milho com níveis induzidos de Ca; Mg e S em plantas de milho (Zea mays L.). Foram utilizados tratamentos constituídos pela omissão completa e individual dos nutrientes Ca, Mg e S e para cada nutriente foram avaliadas doses crescentes (1/3, 2/3 e completa) do elemento e 4 repetições. Esse experimento foi realizado em casa de vegetação sob cultivo hidropônico, conduzido em vasos com solução nutritiva. Foram determinados os parâmetros de crescimento da cultura do milho (altura da planta, número de folhas e diâmetro do colmo) e massa seca das plantas. Foram feitas amostragens de plantas em V4, V6 e V8, visando determinar os teores de macro e micronutrientes das raízes e parte aérea e observados a sintomatologia de deficiência das plantas. Nesses estádios, através de um sistema de visão artificial, também foram obtidas as imagens das folhas. A omissão de Ca, Mg e S na solução nutritiva promoveu sintomas típicos de deficiência de cada nutriente em plantas de milho. O sistema de visão artificial conseguiu identificar os sintomas de deficiência de Ca, Mg e S com 80%, 75,5% e 78% de acertos, respectivamente. / The research aimed to evaluate the processing of digital images by TreeVis System (AVS) to identify the nutritional status of corn plants with induced levels of Ca, Mg and S in corn (Zea mays L.). Treatments used were made by the individual and complete omission of Ca, Mg and S and for each nutrient were evaluated escalating doses (1/3, 2/3 and complete) element and four replications. This experiment was conducted in a greenhouse under hydroponic cultivation in pots with nutrient solution. It was determined the growth of corn (plant height, leaf number and stem diameter) and plant dry. Samples were collected from plants in V4, V6 and V8 engines, to determine the levels of macro and micronutrients from the roots and shoots and observed symptoms of deficiency of plants. In these stages, through an artificial vision system, images were also obtained from the leaves. The omission of Ca, Mg and S in the nutrient solution caused symptoms typical of each nutrient deficiency in maize plants. The artificial vision system could identify the symptoms of deficiency of Ca, Mg and S with 80%, 75.5% and 78% accuracy, respectively.

Os sistemas integrados de produção agropecuária (SIPAs) diversificam e intensificam a produção rural, embora ainda careçam de avanços e detalhamento dos processos e mecanismos envolvidos nas relações solo-planta-atmosfera, essenciais para adaptá-los e modelá-los para as diferentes eco-regiões e condições edafoclimáticas. Esse estudo investigou os efeitos da intensificação de sistemas integrados de produção agropecuária na quantidade, qualidade e origem da matéria orgânica do solo (MOS) e na dinâmica do crescimento e da decomposição radicular de espécies vegetais durante os períodos de lavoura e de pastejo. O experimento foi conduzido na Embrapa Pecuária Sudeste no estado de São Paulo, região sudeste do Brasil. Dois SIPAs foram avaliados: integração-lavoura-pecuária (ILP) e integração lavoura-pecuária-floresta (ILPF). Duas áreas de referência foram utilizadas: pastagem extensiva (não degradada) e floresta estacional semidecidual (somente para avaliações sobre a MOS). Duas épocas de avaliação foram consideradas: período lavoura (verão de 2014/15) e período pastagem (inverno de 2015 e verão de 2015/16). A quantidade (teores e estoques de C e N), a qualidade (índices de manejo de C, frações leve, particulada e mineral) e a origem (?13C e ?15N) da MOS na camada de 0-0,40 m, e o crescimento e a decomposição dos sistemas radiculares das espécies vegetais e o fluxo de água no perfil do solo (0-70 cm) foram avaliados durante os períodos de lavoura e de pastagem. Adicionalmente, na ILPF também foram avaliados estes parâmetros de plantas e solos em três distâncias das linhas de cultivo do eucalipto (1,9; 4,5 e 7,3 m). Converter a pastagem extensiva em ILP resultou em: (i) aumento da disponibilidade de nutrientes (Ca, Mg, K e P) no solo; (ii) incrementos nos estoques de C e N, bem como de frações lábeis da MOS; (iii) manutenção de maiores conteúdos de água no solo; e, (iv) ciclagem do C e N, com maiores produção e decomposição de raízes, inclusive em camadas mais profundas do solo. Implementar a ILPF sob área utilizada para ILP promoveu os seguintes efeitos: (i) redução nos conteúdos de água no solo; (ii) perdas nos teores das frações lábeis da MOS (iii) limitações na produção de raízes no período de lavoura (principalmente em locais próximos as árvores) e incrementos na decomposição radicular, acarretando em maiores taxas de ciclagem das raízes no solo; (iv) aumentos na ciclagem do C e N; e, (v) ocorrências de associações simbióticas nas raízes, tais como os fungos ectomicorrízicos, perceptíveis pela técnica de análises radiculares com uso de minirhizotron. De acordo com os resultados encontrados, sugere-se que o arranjo das árvores na ILPF seja reestruturado a partir do quarto ano de idade, quando estas limitaram o crescimento radicular e o aporte de matéria orgânica lábil, além de reduzir os conteúdos de água no solo. Entretanto, recomenda-se a intensificação da produção sob condições tropicais, pois a quantidade e a qualidade da MOS, e a produtividade e aprofundamento do sistema radicular foram incrementados ao longo do tempo sob SIPAs, principalmente na ILP / Integrated farming systems (IS) diversify and intensify rural production, although there are still gaps in advancing and detailing of the processes and mechanisms involved in the soil-plant-atmosphere relations, which are essential to adapt and model these systems for the different eco-regions and edafoclimatic conditions. This study investigated the effects of the intensification of IS on the quantity, quality and origin of soil organic matter (SOM) and on root growth and decomposition dynamics of plant species during cropping and grazing periods. The experiment was conducted at Embrapa Pecuária Sudeste, state of São Paulo, southeast region of Brazil. Two IS were evaluated: integrated crop-livestock system (ICL) and integrated crop-livestock-forest system (ICLF). Two references areas were used: extensive grazing (not degraded) and a semideciduous seasonal forest (only for SOM evaluations). Two evaluation periods were considered: cropping (summer of 2014/15) and grazing period (winter of 2015 and summer and winter of 2015/16). The quantity (C and N contents and stocks), quality (C management indexes, light, particulate and mineral SOM fractions) and the origin (?13C and ?15N) of SOM in the 0-0.40 m layer, and the growth and decomposition of the root systems of the plant species and water flow in the soil profile (0-0.7 m) were evaluated during cropping and grazing periods. In addition, in ICLF also these parameters of plants and soils were evaluated at three distances of eucalyptus rows (1.9, 4.5 and 7.3 m). The conversion of extensive grazing to ICL system resulted in: (i) increased availability of nutrients (Ca, Mg, K and P) in the soil; (ii) increases in C and N stocks, as well as labile fractions of SOM; (iii) maintenance of greater water content in the soil; and (iv) cycling of C and N, with higher root production and decomposition, even in deeper layers of the soil. Implementing the ICLF under the area used for ICL promoted the following effects: (i) reduction in soil water content; (iii) limitations in the root production in the cropping season (mainly in places near the trees) and increases in the root decomposition, resulting in higher cycling rates of the roots in the soil; (iv) increases in C and N cycling; and, (v) occurrence of symbiotic associations with the roots, such as ectomycorrhizal fungi, which were perceptible by the technique of root analysis using minirhizotrons. According to the results, it is suggested that the arrangement of the trees in the ICLF system need to be restructured after the fourth year of age, when they limited the root growth and the amount of labile organic matter, besides reducing the contents of water in the soil. However, farming intensification is recommended under tropical conditions, as the SOM quantity and quality, and the productivity and deepening of the root system were increased during cultivations in the IS, especially in the ICL system

O milho é uma cultura anual importante para diferentes setores da economia mundial. Sua produção é principalmente utilizada para consumo humano e animal, além de indústrias química e de biocombustíveis. Com o aumento da demanda mundial, há a necessidade de aumento da produtividade com diminuição de custos, tanto econômicos como ambientais. Isso leva a investimentos para maior tecnificação do cultivo, seleção de diferentes cultivares e busca por maior eficiência nutricional. Nesse contexto insere-se este doutorado, o qual propõe metodologia para diagnóstico nutricional precoce em culturas de milho. Para tanto, objetiva-se melhorar um sistema de classificação nutricional por imagem de folhas, analisar a invariância deste diagnóstico a diferentes híbridos de milho e identificar características que permitam uma análise em estágio precoce do ciclo de crescimento. Além disso, os estudos são realizados sobre experimentos de cultivos em ambiente controlado e em ambiente comercial. A análise das imagens é realizada pela extração de características de textura e, consequentemente, resulta no desenvolvimento de metodologias inovadoras nesta área. Especificamente, são propostas duas metodologias na área de descritores fractais e usando transformação local jet. Os resultados da diagnose nutricional demonstram como é promissora a pesquisa, uma vez que obtém-se 98% de acerto na classificação de níveis nutricionais de nitrogênio ou potássio em etapa chave para correção nutricional em um mesmo ciclo da cultura. Outra abordagem proposta, ainda promove a identificação e visualização de sintomas em estágio em que esses sintomas são considerados ocultos, comprovando a eficácia do reconhecimento de padrões de textura. / The maize is an important annual crop for different sectors of the world economy. Its production is mainly used for human and animal consumption as well as chemical and biofuels industry. Because of the increase in world demand, there is the need for increased productivity with lower costs, both economic and ecological. This leads to greater investments in technification of cultivation, selection of different cultivars and research to improve nutritional efficiency. In this context, this PhD research proposes a methodology for early nutritional diagnosis in maize crops. Therefore, it is aimed to improve a nutritional classification system for image of leaves, analysis the invariance of this diagnostic at different maize hybrids and identifying features to provide an analysis at an early stage of the growth cycle. Furthermore, studies are conducted on crops under controlled environment and in a commercial environment. The image analysis is performed by texture feature extracting and, consequently, results in innovative methodologies in this area. Specifically, two methods are proposed in the area of fractal descriptors and using local jet transformation. The results of nutritional diagnosis demonstrate how research is promising, due to the 98% success rate in the classification of nutritional levels of nitrogen or potassium, in a key stage for nutritional correction in the same crop cycle. Another proposed approach promotes the symptoms identification and visualization in a stage where these symptoms are considered hidden, proving the effectiveness of the pattern recognition based on texture features.

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:23:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Adriana Sbardeloto Di _Domenico.pdf: 3233687 bytes, checksum: 1957cd3e9f309d6954a03c673b9b5592 (MD5) Previous issue date: 2014-02-28 / Brazil is one of the largest producers of grains, and maize is the second most produced grain in the country. As this cereal is directly related to human and animal food basis, many matters appear on the maintenance of their post-harvest quality, especially during storage, due to the increased attention to food safety. Despite this importance, maize is often stored on farms in inappropriate conditions, exposed to quantitative and qualitative losses, the development of toxigenic fungi and aflatoxin contamination, a substance capable of causing severe damage to human and animal health, as well as many agribusiness losses. The objective of this research was evaluating storage alternatives viable to farms through two storage experiments (2012 winter crop 2012/2013 summer harvests), for assessment of the quality of stored maize in different packings for 12 months. The experimental design was a 4 x 5 factorial, whose factors were four types of packaging storage (conventional sacks, bags hermetically sealed, metallic silo and cobs) and five time periods (0, 3, 6, 9 and 12 months). Two maize hybrids (2B688RR, 30K73Hx) cultivated in the region of the town of Dois Vizinhos were used, in the southwest of Paraná. The storage was conducted in ambient conditions and the following parameters were evaluated: water content, ash, protein, fat, grains without defects, volumetric weight, one-thousand grains weight, counting of Aspergillus sp, Fusarium sp, Penicillium sp, total of molds and yeasts and occurrence of aflatoxins (B1, B2, G1 and G2). The results obtained in each experiment, when attended the presuppositions of the mathematical model, were evaluated by use of analysis of variance and differences between means (p<0.05) by Tukey test at 5% significance level, and when not attended them, by Kruskal-Wallis also at 5% significance level. Furthermore, the Principal Component Analysis (PCA) was done to determine which of the variables evaluated was responsible for the largest variations in the quality of stored maize. It was found in both storages that maize kernels placed in sealed bags presented the lowest water content. Also that regardless of packaging and hybrid maize, there were an increase in ash content of grains and the decrease of the percentage of grains without defects and volumetric weight. It was detected the incidence of Aspergillus sp. Fusarium sp. and Penicillium sp., respectively 20.37, 86.11 and 94.44% of the samples of maize season winter storage, and in 83.3, 91.6 and 90.07% of the samples from the summer season storage. Aspergillus sp. was only detected after 3 months of storage in the first experiment, while in the second since harvesting. The occurrence of Fusarium sp. tended to decrease during storage, and Penicillium sp. was higher in corn conditioning in cobs. There was no influence of types of packaging and storage time on the occurrence of Aspergillus sp. and aflatoxins in maize season winter storage. However, the conditioning in maize cobs of season storage summer had the lowest count of Aspergillus sp. and did not present aflatoxin. Aflatoxins (B1+B2+G1+G2) detected ranged from 2.77 to 14.45 &#956;g kg-1 and from 3.03 to 197.51 &#956;g kg-1 respectively in the maize storage winter and summer. Besides this, none of the samples of the first storage showed contamination higher than 20 &#956;g kg-1, while in the second 41 samples presented higher values. The results are due to the different climatic conditions of the periods of cultivation of hybrid maize (summer and winter seasons) and storage experiments, the disparity in the incidence of Aspergillus sp. and aflatoxin contamination. The conclusion is that by ACP all variables assessed in this study are important for the quality of stored maize. / O Brasil é um dos maiores produtores mundiais de grãos e o milho é o segundo grão mais produzido no país. Como este cereal está diretamente relacionado à base alimentar humana e animal, surgem muitas preocupações a respeito da manutenção de sua qualidade no pós-colheita, em especial ao longo do armazenamento, com aumento das atenções à segurança alimentar. Apesar disso, muitas vezes o milho é armazenado nas propriedades rurais, em condições inadequadas, exposto a perdas quantitativas e qualitativas, ao desenvolvimento de fungos toxigênicos e à contaminação por aflatoxinas, substância capaz de causar graves danos à saúde humana e animal, além de inúmeros prejuízos agropecuários. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar alternativas de armazenagem, viáveis a propriedades rurais, através de dois experimentos de armazenagem (safra de inverno 2012 e safra de verão 2012/2013), nos quais se avaliou a qualidade do milho armazenado em diferentes acondicionamentos, por 12 meses. O delineamento experimental utilizado foi um fatorial 4 x 5, cujos fatores foram quatro tipos de acondicionamentos de armazenagem (sacarias convencionais, bolsas seladas hermeticamente, silo metálico e espigas) e cinco períodos de tempo (0, 3, 6, 9 e 12 meses). Utilizaram-se dois híbridos de milho (2B688RR, 30K73Hx) cultivados na microrregião de Dois Vizinhos, sudoeste do Paraná. A armazenagem foi realizada em condições ambientais e os parâmetros avaliados foram: teor de água, cinzas, proteínas, lipídios, grãos sem defeitos, peso volumétrico, peso de mil grãos, contagem de Aspergillus sp., Fusarium sp., Penicillium sp., total de bolores e leveduras e ocorrência de aflatoxinas (B1, B2, G1 e G2). Os resultados obtidos em cada experimento, quando atendiam às pressuposições do modelo matemático, eram avaliados pelo emprego da análise de variância e as diferenças entre as médias (p < 0,05) pelo teste de Tukey, a 5% de significância, quando não, pelo teste de Kruskal-Wallis, também a 5% de significância. Além disso, realizou-se a análise dos componentes principais (ACP) para verificar quais das variáveis avaliadas, eram responsáveis pelas maiores variações na qualidade do milho armazenado. Verificou-se, em ambos os armazenamentos, que os grãos de milho acondicionados em bolsas herméticas apresentaram o menor teor de água. Independente do acondicionamento e do híbrido de milho houve aumento do conteúdo de cinzas dos grãos, redução da percentagem de grãos sem defeitos e do peso volumétrico. Constatou-se a incidência de Aspergillus sp., Fusarium sp. e Penicillium sp., respectivamente, em 20,37, 86,11 e 94,44% das amostras de milho do armazenamento safra de inverno; em 83,3, 91,6 e 90,07% das amostras do armazenamento safra de verão, respectivamente. O Aspergillus sp. foi detectado somente aos 3 meses de armazenagem no primeiro experimento, enquanto no segundo desde a colheita. A ocorrência de Fusarium sp. tendeu a diminuir durante a armazenagem e a de Penicillium sp. foi maior no milho acondicionado em espigas. Não houve influência dos tipos de acondicionamentos e do tempo de armazenagem na ocorrência de Aspergillus sp. e de aflatoxinas no milho do armazenamento safra de inverno. Já o milho acondicionado em espigas do armazenamento safra de verão apresentou a menor contagem de Aspergillus sp. e não apresentou aflatoxinas. Os níveis de aflatoxinas (B1+B2+G1+G2) detectados variaram de 2,87 a 14,45 &#956;g kg-1 e de 3,03 a 197,51 &#956;g kg-1, respectivamente no milho dos armazenamentos safra de inverno e safra de verão, além disso, nenhuma das amostras do primeiro armazenamento apresentou contaminação acima de 20 &#956;g kg-1. No segundo armazenamento, 41 amostras apresentaram contaminação. Resultados atribuídos, principalmente, às diferentes condições climáticas dos períodos de cultivo dos híbridos de milho (safra de verão e safra de inverno) e dos experimentos de armazenagem, a disparidade na incidência de Aspergillus sp. e na contaminação por aflatoxinas. Conclui-se, pela ACP, que todas as variáveis aferidas neste trabalho têm importância na qualidade do milho armazenado.

A obtenção de genótipos superiores no melhoramento de plantas depende da existência de variabilidade genética. A existência de coleções de germoplasma representativas e a utilização de um tamanho adequado de amostra são fundamentais para a preservação das frequências alélicas e genotípicas, diminuindo a perda de variabilidade genética e postergando o aparecimento dos efeitos da deriva genética. Assim, teve-se como objetivo avaliar os efeitos da deriva genética em caracteres quantitativos em subpopulações de milho. Este estudo foi realizado a partir das populações originais BR-105 e BR-106, das quais 10 subpopulações foram obtidas em cada um dos cinco ciclos sucessivos de amostragem com tamanho efetivo reduzido, totalizando 50 subpopulações para cada população original, as quais foram posteriormente autofecundadas, gerando um nível a mais de endogamia. Os tratamentos foram constituídos de 10 amostras da população original sem autofecundação, 10 amostras com autofecundação, 50 subpopulações obtidas da população original e 50 subpopulações autofecundadas, totalizando 120 tratamentos para cada população, avaliados separadamente. Utilizou-se o delineamento em blocos casualizados no esquema de parcelas subdivididas em faixas hierárquico, em quatro ambientes com duas repetições por ambiente. Os caracteres avaliados foram produção de grãos (PG), prolificidade (PROL), comprimento e diâmetro de espigas (CE e DE), número de fileiras por espiga (NFE), número de grãos por fileira (NGF), altura de planta e espiga (AP e AE), florescimento masculino e feminino (FM e FF) e número de ramificações do pendão (NRP). Foram estimados os efeitos da deriva genética entre as médias das subpopulações nos dois níveis de endogamia e os efeitos da depressão por endogamia nas subpopulações dentro dos ciclos. Posteriormente, realizaram-se análises de regressão linear para as subpopulações nos dois níveis de endogamia, separadamente, e em conjunto. Foi verificada uma grande variação nas médias das subpopulações ao longo dos ciclos, indicando que a deriva genética causou diferenciação entre as mesmas e que estas se diferenciaram das populações originais. Detectaram-se efeitos significativos da deriva genética nas populações não autofecundadas para todos os caracteres avaliados, em maior número para PG, já que este caráter é mais sensível à deriva genética por possuir maior grau de dominância que os demais. Houve diminuição no número de estimativas de deriva significativas para as populações autofecundadas, incluindo mudanças na magnitude e no sinal das mesmas em relação às populações não autofecundadas. Para as estimativas de depressão por endogamia, os caracteres PG, NGF, FM e FF apresentaram maior quantidade de estimativas significativas que os demais. Para a maioria dos caracteres, a regressão linear explicou a maior parte da variação encontrada com o aumento dos coeficientes de endogamia. As populações BR-105 e BR-106, por terem estruturas genéticas distintas, apresentaram performances diferentes quanto aos efeitos da deriva genética. Enfim, como a deriva genética interfere na integridade genética das populações, torna-se importante considerar seus efeitos na coleta e manutenção dos bancos de germoplasma e nas populações utilizadas no melhoramento genético de plantas. / Obtaining superior genotypes in plant breeding depends on the existence of genetic variability. The existence of representative germplasm collections and the use of appropriate sample size are essential for preserving allelic and genotypic frequencies, reducing loss of genetic variability and delaying genetic drift effects. This study aimed to evaluate the effects of genetic drift in quantitative traits in subpopulations of maize. The original populations used were BR-105 and BR-106, of which 10 subpopulations were obtained in each five successive sample cycles with reduced effective size, accounting 50 subpopulations for each original population that were subsequently selfed to generate an additional level of inbreeding. The treatments consisted in 10 samples of the original population, 10 samples of the selfed original population, 50 non selfed subpopulations obtained from the original population and 50 selfed subpopulations, accounting 120 treatments for each population evaluated separately. It was used the randomized block strip-plot design, in four environments with two replications. The traits assessed were grain yield (GY), prolificacy (PROL), ear length and ear diameter (EL and ED), number of rows per ear (NRE), kernel-row number (KRN), plant and ear height (PH and EH), days to anthesis and silking (DA and DS), and number of tassel branches (NTB). It was estimated the effects of genetic drift between subpopulations means at both inbreeding levels, and the effect of the inbreeding depression in subpopulations within cycles. It was also performed linear regression analysis for subpopulations at both levels of inbreeding separately and together. A large variation was observed in the subpopulations means over cycles, indicating that genetic drift caused differentiation between them, and that they differed from the original populations. The effects of genetic drift were significant for all traits in the non selfed subpopulations, especially for GY, which is more sensitive to genetic drift effects by having a greater degree of dominance than the other traits. There was a decrease in the number of significant genetic drift estimates for selfed populations, including changes in magnitude and signs, compared to the non selfed populations. GY, KRN, DA and DS had higher number of significant inbreeding depression estimates than the other traits. Linear regression analysis explained most of the variation found with increasing homozygosity. As BR-105 and BR-106 populations have distinct genetic structures, they showed different performances regarding the effects of genetic drift. Therefore, genetic drift interferes in the genetic integrity of populations and it is important to consider its effect on the collection and maintenance of germplasm banks and populations used in plant breeding.

Caracteres quantitativos possuem herança complexa, que envolvem efeitos epistáticos, pleiotrópicos e interação com ambientes. Em razão da importância desses caracteres para o melhoramento genético, diversos estudos sobre sua natureza genética e herança têm sido conduzidos. Nesse contexto, o mapeamento de QTL é uma ferramenta útil, que permite mapear e estimar os efeitos dos locos que controlam os caracteres quantitativos além de obter outras importantes informações, como a ocorrência de QTL pleiotrópicos e interações QTL x ambientes. Os objetivos do presente trabalho foram mapear QTL e obter informações sobre a interação QTL x ambientes, QTL pleiotrópicos e herança de diversos caracteres de importância agronômica em uma população de milho tropical. Foram utilizadas 250 progênies F2:3 retrocruzadas para ambos os genitores conforme proposto no delineamento III, totalizando 500 progênies, as quais foram avaliadas em até seis ambientes. Para o mapeamento de QTL foi empregado o mapeamento por intervalo composto expandido para múltiplos ambientes ou caracteres (mCIM), considerando um mapa genético com 177 marcadores microssatélite. Os caracteres analisados foram produção de grãos (PG), prolificidade (PROL), peso de 500 grãos (P500), número de fileiras da espiga (NF) e de grãos por fileira (NGF), altura de planta (AP) e espiga (AE), dias para o florescimento feminino (FF) e masculino (FM), número de ramificações do pendão (RP) e stay green (SG). Os resultados das análises do delineamento III indicaram sobredominância para o caráter PG, dominância completa para NGF e dominância parcial para os demais caracteres. Estimativas elevadas de correlações genéticas foram obtidas entre os caracteres PG, PROL, NGF, FF, FM, AP e AE, sugerindo ocorrência de pleiotropia entre tais caracteres. No mapeamento considerando múltiplos ambientes foram mapeados 260 QTL para os onze caracteres analisados, distribuídos por todos os cromossomos do milho. O grau médio de dominância dos QTL foi de sobredominância para PG e AP, e dominância completa ou parcial para os demais caracteres. Devido ao desequilíbrio de ligação nesta população e ao modelo de mapeamento empregado, as estimativas que indicaram sobredominância foram, provavelmente, superestimadas. Para os caracteres PG, NF, NGF, P500, AE e SG, a maioria dos QTL mapeados interagiu significativamente com ambientes, indicando que experimentos conduzidos em vários locais e anos são necessários para identificar genótipos e QTL estáveis. Esses resultados sugerem que devido à elevada interação QTL x ambientes dos caracteres avaliados, os programas de melhoramento e a utilização de seleção assistida por marcadores (SAM) devem ser direcionados para ambientes específicos. No mapeamento de múltiplos caracteres foram identificados 43 QTL com efeitos significativos para dois ou mais caracteres analisados, distribuídos em todos os cromossomos do milho. A quantidade de QTL pleiotrópicos para combinações entre pares de caracteres não foi consistente com as magnitudes das correlações observadas. Em geral, para cada caráter, os QTL pleiotrópicos apresentaram magnitudes e graus de dominância distintos. Portanto, embora diversos QTL pleiotrópicos tenham sido mapeados, suas magnitudes e efeitos distintos para cada caráter indicaram grande complexidade da natureza genética das correlações, constituindo-se em um desafio para uso das informações desses QTL na SAM visando o melhoramento de múltiplos caracteres. / Quantitative traits have complex inheritance, including effects of epistasis, pleiotropy and interaction with environments. Due to the importance of these traits for plant breeding, many studies on their inheritance have been conducted. In this context, QTL mapping is a useful tool that allows mapping and estimating the effects of loci that control the quantitative traits besides obtaining other important information, such as the occurrence of pleiotropic QTL and QTL x environments interactions. The aims of the present study were to map QTL, obtain information about the QTL x environments interaction and the pleiotropic QTL of several relevant traits in a tropical maize population, using the design III. Two hundred and fifty F2:3 progenies backcrossed to both parents were used as proposed in the design III, totaling 500 progenies, which were evaluated in up to six environments. The components of the genetic variances and average degree of dominance were estimated using the design III. The QTL mapping was performed considering a genetic map with 177 microsatellite markers and the multi-trait composite interval mapping (mCIM). The evaluated traits were: grain yield (GY), prolificacy (PROL), 500 kernel weight (W500), kernel row number (KRN), number of kernel per row (NK), plant height (PH), ear height (EH), days to silk emergence (DS), days to anthesis (DA), number of tassel branches (NTB) and stay green (SG). The results from design III indicated occurrence of overdominance for GY, complete dominance for NK and dominance for the others traits. Higher genetic correlations were observed among GY, PROL, NK, DS, DA, PH and EH, suggesting occurrence of pleiotropy. The QTL mapping for multiple environments mapped 260 QTL for the eleven analyzed traits, distributed in all chromosomes. The average degree of QTL dominance was overdominance for GY and PH, and complete or partial dominance for the other traits. Estimates that indicated overdominance are probably biased due to the linkage disequilibrium in this population and the mapping model employed. For GY, KRN, NK, W500, EH and SG, most mapped QTL interacted significantly with environments, indicating that it is necessary to conduct experiments at many locations and years to identify stable QTL. These results suggests that, due to high number of QTL that showed significant interaction with the environment, assisted marker selection (MAS) must be targeted to specific geographic regions. The QTL mapping for multiple traits identified 43 pleiotropic QTL for two or more analyzed traits, distributed in all chromosomes of maize. The amount of pleiotropic QTL for combinations of pairs of traits was not consistent with the magnitudes of the observed correlations. In general, for each trait, the pleiotropic QTL exhibited different magnitude and estimate of the degree of dominance. Although several pleiotropic QTL have been mapped, their distinct magnitudes and effects on each trait indicated the great complexity of the genetic nature of the correlations, constituting a challenge to use QTL information in the MAS for simultaneous improvement of multiple traits.