RESUMO

In recent years, many studies have been conducted combining orbital remote sensing data and crop growth models for vegetation monitoring, evapotranspiration estimation and quantification of biophysical parameters, e.g., NDVI, surface temperature, albedo, and biomass. The aim of the present study was to estimate evapotranspiration (ETr), biomass (BIO), and water productivity (WP) for irrigated seed corn crop using the SAFER algorithm and Landsat 8 satellite images. For this, eight cloud-free images were acquired at different phenological stages over the interest area on the United States Geological Survey website and meteorological data. ETr was estimated by the SAFER algorithm, BIO by the Monteith model, and WP by the BIO/ETr ratio. ETr values ranged from 0 to 6 mm d-1, with the highest values coinciding with the period of high vegetative crop vigor, while the lowest values were found at the sowing season. The highest biomass values were observed from images at 46 and 62 days after sowing (DAS), corresponding to 286 and 289 kg ha-1 d-1, respectively. The highest mean of water productivity was observed at 62 DAS, with 6.9 kg m-3 of water, corresponding to the period of maximum vegetative crop vigor. The application of the SAFER model together with Landsat 8 satellite images was an alternative to identifying the spatial and temporal variation of biophysical parameters of the corn crop. It could assist in the management of water in irrigated agriculture and decision making in large-sized farms.(AU)

Nos últimos anos, tem sido realizado muitos estudos que associam dados de sensoriamento remoto orbital e modelos de crescimento de cultura para fins de monitoramento da vegetação, estimativa de evapotranspiração e quantificação de parâmetros biofísicos, por exemplo o NDVI, temperatura da superfície, albedo, biomassa. O objetivo do presente estudo foi estimar a evapotranspiração (ETr), a biomassa (BIO) e a produtividade de água (PA) para a cultura do milho semente irrigado utilizando-se o algoritmo SAFER e imagens do satélite Landsat 8. Para tal, foram adquiridas oito imagens, em diferentes fases fenológica, livre de nuvem sobre a área de interesse no site United States Geological Survey e dados meteorológicos. A ETr foi estimada por meio do algoritmo SAFER, a BIO pelo modelo de Monteith e a PA pela razão BIO/ETr. A ETr apresentou valores variando entre 0 e 6 mm d-1, sendo os maiores valores coincidentes com o período de maior vigor vegetativo da cultura e os menores com a época de semeadura. Os maiores valores de biomassa são notados nas imagens aos 46 e 62 dias após a semeadura (DAS), correspondendo a 286 e 289 kg ha-1 d-1, respectivamente. A maior média da produtividade da água é observado aos 62 DAS, com 6,9 kg m-3 de água, correspondente ao período de máximo vigor vegetativo da cultura. A aplicação do modelo SAFER juntamente com imagens do Satélite Landsat 8 mostrou-se uma alternativa na identificação da variação espacial e temporal dos parâmetros biofísicos da cultura do milho, podendo auxiliar no manejo da água na agricultura irrigada e na tomada de decisão em propriedades agrícolas de grande porte.(AU)

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In recent years, many studies have been conducted combining orbital remote sensing data and crop growth models for vegetation monitoring, evapotranspiration estimation and quantification of biophysical parameters, e.g., NDVI, surface temperature, albedo, and biomass. The aim of the present study was to estimate evapotranspiration (ETr), biomass (BIO), and water productivity (WP) for irrigated seed corn crop using the SAFER algorithm and Landsat 8 satellite images. For this, eight cloud-free images were acquired at different phenological stages over the interest area on the United States Geological Survey website and meteorological data. ETr was estimated by the SAFER algorithm, BIO by the Monteith model, and WP by the BIO/ETr ratio. ETr values ranged from 0 to 6 mm d-1, with the highest values coinciding with the period of high vegetative crop vigor, while the lowest values were found at the sowing season. The highest biomass values were observed from images at 46 and 62 days after sowing (DAS), corresponding to 286 and 289 kg ha-1 d-1, respectively. The highest mean of water productivity was observed at 62 DAS, with 6.9 kg m-3 of water, corresponding to the period of maximum vegetative crop vigor. The application of the SAFER model together with Landsat 8 satellite images was an alternative to identifying the spatial and temporal variation of biophysical parameters of the corn crop. It could assist in the management of water in irrigated agriculture and decision making in large-sized farms.

Nos últimos anos, tem sido realizado muitos estudos que associam dados de sensoriamento remoto orbital e modelos de crescimento de cultura para fins de monitoramento da vegetação, estimativa de evapotranspiração e quantificação de parâmetros biofísicos, por exemplo o NDVI, temperatura da superfície, albedo, biomassa. O objetivo do presente estudo foi estimar a evapotranspiração (ETr), a biomassa (BIO) e a produtividade de água (PA) para a cultura do milho semente irrigado utilizando-se o algoritmo SAFER e imagens do satélite Landsat 8. Para tal, foram adquiridas oito imagens, em diferentes fases fenológica, livre de nuvem sobre a área de interesse no site United States Geological Survey e dados meteorológicos. A ETr foi estimada por meio do algoritmo SAFER, a BIO pelo modelo de Monteith e a PA pela razão BIO/ETr. A ETr apresentou valores variando entre 0 e 6 mm d-1, sendo os maiores valores coincidentes com o período de maior vigor vegetativo da cultura e os menores com a época de semeadura. Os maiores valores de biomassa são notados nas imagens aos 46 e 62 dias após a semeadura (DAS), correspondendo a 286 e 289 kg ha-1 d-1, respectivamente. A maior média da produtividade da água é observado aos 62 DAS, com 6,9 kg m-3 de água, correspondente ao período de máximo vigor vegetativo da cultura. A aplicação do modelo SAFER juntamente com imagens do Satélite Landsat 8 mostrou-se uma alternativa na identificação da variação espacial e temporal dos parâmetros biofísicos da cultura do milho, podendo auxiliar no manejo da água na agricultura irrigada e na tomada de decisão em propriedades agrícolas de grande porte.

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We surveyed parasitoid wasps (Hymenoptera) in two guarana plantations in the central Brazilian Amazon (one conventionally, and one organically managed), as well as in adjacent forest and edge areas between crop and forest. We evaluated differences between management systems in parasitoid diversity and abundance, and assessed the importance of the surrounding matrix as a source of parasitoid wasps for guarana cultivation. Parasitoid wasp richness, abundance and taxonomic composition (at family level) were compared between plantations, and among habitats within plantations. Wasps were sampled using Malaise and Moericke traps. A total of 25,951 parasitoid wasps (10,828 in the conventional, and 15,123 in the organic crop area) were collected, and were distributed in 11 superfamilies and 38 families. In the conventional management area, the greatest abundance and richness of parasitoids were recorded in the adjacent forest, while, in the organic management area, the greatest abundance and richness were recorded in the crop-forest edge. Parasitoid wasp family richness was not influenced by management system and habitat but varied significantly between trap types. Average wasp abundance varied significantly between management systems. The presence of adjacent forest in both cultivation areas likely contributed to a greater abundance and richness of parasitoid wasps, showing the importance of preserving forest areas near the plantations.(AU)

Pesquisamos vespas parasitoides (Hymenoptera) em duas plantações de guaraná na Amazônia central brasileira (uma convencional e outra manejada organicamente), bem como em florestas adjacentes e áreas de borda entre cultivo e floresta. Avaliamos as diferenças entre os sistemas de manejo na diversidade e abundância de parasitoides e a importância da matriz circundante como fonte de vespas parasitoides para o cultivo de guaraná. A riqueza de vespas parasitoides, abundância e a composição taxonômica (em nível de família) foram comparadas entre as plantações e entre os habitats nas plantações. As vespas foram amostradas usando armadilhas Malaise e Moericke. Foram coletadas 25.951 vespas parasitoides (10.828 em área de cultivo convencional e 15.123 em cultivo orgânico), distribuídas em 11 superfamílias e 38 famílias. Na área de manejo convencional, a maior abundância e riqueza de parasitoides foi registrada na floresta adjacente, enquanto na área de manejo orgânico, a maior abundância e riqueza foram registradas na borda da floresta. A riqueza de famílias de vespas parasitoides não foi influenciada pelo sistema de manejo e habitat, mas variou significativamente entre os tipos de armadilhas. A abundância média de vespas variou significativamente entre os sistemas de manejo. A presença de floresta adjacente em ambas as áreas de cultivo provavelmente contribuiu para uma maior abundância e riqueza de vespas parasitoides, mostrando a importância de preservar as áreas florestais próximas às plantações.(AU)

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RESUMO

We characterized the infective and sporulation capacities of microbial consortia of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) native of Buenos Aires province (Argentina) and determined if some soil characteristics and mycorrhizal parameters could allow to select potentially beneficial inocula. Soil samples were selected from seven locations in Buenos Aires province all under agricultural (A) and pristine (P) conditions. The AMF were multiplied and mycorrhizal root colonization of trap plants was observed at 10 weeks of growth. Spore number in field was low; however, after multiplication spore density accounted for 80-1175 spores per 100g of soil. The principal component analysis showed that the P and Fe soil contents are the main modulators of infectivity and sporulation capacity. The mycorrhizal potential was determined in three locations, being high in Pristine Lobería and Agricultural Trenque Lauquen and low in Junín. Agricultural Lobería (AL) and Pristine Lobería (PL) inocula were selected and their efficiency was evaluated under controlled conditions. Even though shoot dry matter increases after inoculation was not significant (p>0.05) mycorrhizal response was greater than 40% for tomato and 25% for corn, particularly after inoculation with inocula from the agricultural management. These results could be associated to the incipient development of mycorrhizae in both species. Additional research should be conducted to further develop our findings in order to determine the factors involved in the selection of efficient inocula.

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RESUMO

Se evaluó la capacidad micotrófica y de esporulación de consorcios microbianos con hongos micorrícicos arbusculares (HMA) nativos de suelos de la provincia de Buenos Aires (Argentina), y se determinó si las características edáficas y los parámetros micorrícicos podrían permitir seleccionar inóculos potencialmente benéficos. Se seleccionaron muestras de suelo provenientes de 7 localidades, cada una bajo manejo agrícola (A) y prístino (P). Se instalaron plantas trampa y a las 10 semanas de crecimiento se evidenció colonización micorrícica en la raíces. El número de esporas del suelo de campo fue bajo, mientras que en el sustrato donde crecieron las plantas trampa varió entre 80-1175 esporas/100 g. El análisis de componentes principales indicó que los contenidos de P y Fe en el suelo fueron los principales moduladores de la capacidad micotrófica y de esporulación. Se determinó el potencial micorrícico (PM) de muestras provenientes de tres localidades: Lobería, Junín y Trenque Lauquen. Se verificó un PM elevado en las muestras provenientes de Lobería con suelo prístino y en las de Trenque Lauquen bajo manejo agrícola, mientras que fue bajo en las de Junín. Finalmente, se evaluó la eficiencia en condiciones controladas de suelos-inóculo de Lobería bajo manejo agrícola o prístino en plantas de maíz y de tomate. Si bien los incrementos en la materia seca asociados a la inoculación fueron no significativos (p > 0,05), la respuesta micorrícica fue superior al 40 % en tomate y al 25 % en maíz, particularmente con el inóculo proveniente del sitio agrícola. Los bajos incrementos de crecimiento estarían asociados con la incipiente micorrización en ambas especies. Se plantea la necesidad de profundizar los estudios a efectos de determinar los factores involucrados que permitirían seleccionar inóculos eficientes.(AU)

We characterized the infective and sporulation capacities of microbial consortia of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) native of Buenos Aires province (Argentina) and determined if some soil characteristics and mycorrhizal parameters could allow to select potentially beneficial inocula. Soil samples were selected from seven locations in Buenos Aires province all under agricultural (A) and pristine (P) conditions. The AMF were multiplied and mycorrhizal root colonization of trap plants was observed at 10 weeks of growth. Spore number in field was low; however, after multiplication spore density accounted for 80-1175 spores per 100 g of soil. The principal component analysis showed that the P and Fe soil contents are the main modulators of infectivity and sporulation capacity. The mycorrhizal potential was determined in three locations, being high in Pristine Lobería and Agricultural Trenque Lauquen and low in Junín. Agricultural Lobería (AL) and Pristine Lobería (PL) inocula were selected and their efficiency was evaluated under controlled conditions. Even though shoot dry matter increases after inoculation was not significant (p > 0.05) mycorrhizal response was greater than 40% for tomato and 25% for corn, particularly after inoculation with inocula from the agricultural management. These results could be associated to the incipient development of mycorrhizae in both species. Additional research should be conducted to further develop our findings in order to determine the factors involved in the selection of efficient inocula.(AU)

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Se evaluó la capacidad micotrófica y de esporulación de consorcios microbianos con hongos micorrícicos arbusculares (HMA) nativos de suelos de la provincia de Buenos Aires (Argentina), y se determinó si las características edáficas y los parámetros micorrícicos podrían permitir seleccionar inóculos potencialmente benéficos. Se seleccionaron muestras de suelo provenientes de 7 localidades, cada una bajo manejo agrícola (A) y prístino (P). Se instalaron plantas trampa y a las 10 semanas de crecimiento se evidenció colonización micorrícica en la raíces. El número de esporas del suelo de campo fue bajo, mientras que en el sustrato donde crecieron las plantas trampa varió entre 80-1175 esporas/100 g. El análisis de componentes principales indicó que los contenidos de P y Fe en el suelo fueron los principales moduladores de la capacidad micotrófica y de esporulación. Se determinó el potencial micorrícico (PM) de muestras provenientes de tres localidades: Lobería, Junín y Trenque Lauquen. Se verificó un PM elevado en las muestras provenientes de Lobería con suelo prístino y en las de Trenque Lauquen bajo manejo agrícola, mientras que fue bajo en las de Junín. Finalmente, se evaluó la eficiencia en condiciones controladas de suelos-inóculo de Lobería bajo manejo agrícola o prístino en plantas de maíz y de tomate. Si bien los incrementos en la materia seca asociados a la inoculación fueron no significativos (p > 0,05), la respuesta micorrícica fue superior al 40 % en tomate y al 25 % en maíz, particularmente con el inóculo proveniente del sitio agrícola. Los bajos incrementos de crecimiento estarían asociados con la incipiente micorrización en ambas especies. Se plantea la necesidad de profundizar los estudios a efectos de determinar los factores involucrados que permitirían seleccionar inóculos eficientes.

We characterized the infective and sporulation capacities of microbial consortia of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) native of Buenos Aires province (Argentina) and determined if some soil characteristics and mycorrhizal parameters could allow to select potentially beneficial inocula. Soil samples were selected from seven locations in Buenos Aires province all under agricultural (A) and pristine (P) conditions. The AMF were multiplied and mycorrhizal root colonization of trap plants was observed at 10 weeks of growth. Spore number in field was low; however, after multiplication spore density accounted for 80-1175 spores per 100 g of soil. The principal component analysis showed that the P and Fe soil contents are the main modulators of infectivity and sporulation capacity. The mycorrhizal potential was determined in three locations, being high in Pristine Lobería and Agricultural Trenque Lauquen and low in Junín. Agricultural Lobería (AL) and Pristine Lobería (PL) inocula were selected and their efficiency was evaluated under controlled conditions. Even though shoot dry matter increases after inoculation was not significant (p > 0.05) mycorrhizal response was greater than 40% for tomato and 25% for corn, particularly after inoculation with inocula from the agricultural management. These results could be associated to the incipient development of mycorrhizae in both species. Additional research should be conducted to further develop our findings in order to determine the factors involved in the selection of efficient inocula.

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This paper presents a case study of resilience theory to understand agricultural systems in the Luancheng County of the North China Plain. A dynanic system model coupled with social, economic and ecological subsystems of agriculture for the Luancheng County was constructed with a time step of one month. The model includes five main components, water resources, profitability, irrigation, crop yield and area. The simulated groundwater table, wheat area and yield, maize area and yield, and rural labor transfer reflected the general trend of the observed data, with calculated determination coefficients higher than 0.88. Resilience of agricultural systems, as indicated by agricultural profitability and food security, were explored for the Luancheng County. Initially, investments in agriculture increased its resilience rapidly. However, with the degradation of resources and the increases in agricultural investment, the cost of agricultural production became too high to gain profit. The rise in population increases the risk of food security. As a result, the resilience of agricultural systems decreased gradually. The Luancheng County is now in the conservation phase of the adaptive cycle. Partial adjustments should be introduced to enhance its resilience and promote the continuing development of the agricultural systems.

Este trabalho se refere a um estudo de caso da teoria de elasticidade para entender sistemas agrícolas na província de Luancheng na planície do norte da China. Foi construído um modelo de sistema dinâmico acoplado a subsistemas agrícolas sociais, econômicos e ecológicos para a província de Luancheng com um intervalo de tempo de um mês. O modelo inclui cinco componentes principais: recursos hídricos, rentabilidade, irrigação, produção agrícola e área. O lençol freático simulado, a área e a produção de trigo, a área e produção de milho e a transferência de mão de obra refletiram a tendência geral dos resultados observados com coeficientes de determinação maiores que 0.88. A elasticidade dos sistemas agrícolas, indicada pela rentabilidade e segurança alimentar, foi explorada para a província de Luancheng, que mostrou que inicialmente os investimentos em agricultura tiveram sua elasticidade aumentada rapidamente. Entretanto, com a degradação dos recursos e o aumento do investimento agrícola, o custo da produção agrícola tornou-se muito alto para obtenção de lucro. O aumento de população aumenta o risco de segurança alimentar. Como resultado, a elasticidade dos sistemas agrícolas decresceu gradualmente. A província de Luancheng encontra-se agora na fase conservativa do ciclo de adaptação. Ajustes parciais deveriam ser implementados para impulsionar sua elasticidade e promover o desenvolvimento contínuo dos sistemas agrícolas.

RESUMO

This paper presents a case study of resilience theory to understand agricultural systems in the Luancheng County of the North China Plain. A dynanic system model coupled with social, economic and ecological subsystems of agriculture for the Luancheng County was constructed with a time step of one month. The model includes five main components, water resources, profitability, irrigation, crop yield and area. The simulated groundwater table, wheat area and yield, maize area and yield, and rural labor transfer reflected the general trend of the observed data, with calculated determination coefficients higher than 0.88. Resilience of agricultural systems, as indicated by agricultural profitability and food security, were explored for the Luancheng County. Initially, investments in agriculture increased its resilience rapidly. However, with the degradation of resources and the increases in agricultural investment, the cost of agricultural production became too high to gain profit. The rise in population increases the risk of food security. As a result, the resilience of agricultural systems decreased gradually. The Luancheng County is now in the conservation phase of the adaptive cycle. Partial adjustments should be introduced to enhance its resilience and promote the continuing development of the agricultural systems.

Este trabalho se refere a um estudo de caso da teoria de elasticidade para entender sistemas agrícolas na província de Luancheng na planície do norte da China. Foi construído um modelo de sistema dinâmico acoplado a subsistemas agrícolas sociais, econômicos e ecológicos para a província de Luancheng com um intervalo de tempo de um mês. O modelo inclui cinco componentes principais: recursos hídricos, rentabilidade, irrigação, produção agrícola e área. O lençol freático simulado, a área e a produção de trigo, a área e produção de milho e a transferência de mão de obra refletiram a tendência geral dos resultados observados com coeficientes de determinação maiores que 0.88. A elasticidade dos sistemas agrícolas, indicada pela rentabilidade e segurança alimentar, foi explorada para a província de Luancheng, que mostrou que inicialmente os investimentos em agricultura tiveram sua elasticidade aumentada rapidamente. Entretanto, com a degradação dos recursos e o aumento do investimento agrícola, o custo da produção agrícola tornou-se muito alto para obtenção de lucro. O aumento de população aumenta o risco de segurança alimentar. Como resultado, a elasticidade dos sistemas agrícolas decresceu gradualmente. A província de Luancheng encontra-se agora na fase conservativa do ciclo de adaptação. Ajustes parciais deveriam ser implementados para impulsionar sua elasticidade e promover o desenvolvimento contínuo dos sistemas agrícolas.

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The rate of organic matter decomposition and the structure of the communities of microarthropods were compared between two corn fields receiving contrasting agricultural management practices (low input and intensive farming). The rate of decomposition tended to be higher in the intensively managed field in the beginning of the growing season, but decreased to a level significantly lower than the observed in the low input field by the end of the growing season. This suggested that the biological community associated with the decomposition process could be negatively influenced in the intensively managed field. Analyses of the structure of microarthropod communities indicated differences between the two areas. The microarthropod populations present in the intensively managed field suffered abrupt decrease in numbers as the season progressed.

A taxa de decomposição da matéria orgânica e a estrutura da comunidade de microartrópodes foram comparadas entre dois campos cultivados com milho mas recebendo manejos distintos, sendo um campo manejado intensivamente e outro com baixo uso de insumos. A taxa de decomposição foi mais alta no campo intensivamente manejado no início da cultura, mas decresceu para um nível significativamente inferior àquela observada no campo com baixo uso de insumos ao final da estação. Tal tendência sugeriu que a estrutura da comunidade dos organismos associados ao processo de decomposição poderia estar sendo negativamente influenciada no campo intensivamente manejado. Análises da estrutura das comunidades de microartrópodes indicaram que diferentes comunidades estavam presentes nos dois campos. As populações de microartrópodes presentes no campo sob manejo intensivo sofreram queda abrupta em números, sendo praticamente eliminadas já no segundo mês de desenvolvimento da cultura.

RESUMO

The rate of organic matter decomposition and the structure of the communities of microarthropods were compared between two corn fields receiving contrasting agricultural management practices (low input and intensive farming). The rate of decomposition tended to be higher in the intensively managed field in the beginning of the growing season, but decreased to a level significantly lower than the observed in the low input field by the end of the growing season. This suggested that the biological community associated with the decomposition process could be negatively influenced in the intensively managed field. Analyses of the structure of microarthropod communities indicated differences between the two areas. The microarthropod populations present in the intensively managed field suffered abrupt decrease in numbers as the season progressed.

A taxa de decomposição da matéria orgânica e a estrutura da comunidade de microartrópodes foram comparadas entre dois campos cultivados com milho mas recebendo manejos distintos, sendo um campo manejado intensivamente e outro com baixo uso de insumos. A taxa de decomposição foi mais alta no campo intensivamente manejado no início da cultura, mas decresceu para um nível significativamente inferior àquela observada no campo com baixo uso de insumos ao final da estação. Tal tendência sugeriu que a estrutura da comunidade dos organismos associados ao processo de decomposição poderia estar sendo negativamente influenciada no campo intensivamente manejado. Análises da estrutura das comunidades de microartrópodes indicaram que diferentes comunidades estavam presentes nos dois campos. As populações de microartrópodes presentes no campo sob manejo intensivo sofreram queda abrupta em números, sendo praticamente eliminadas já no segundo mês de desenvolvimento da cultura.