Resumo em Português:

RESUMO A busca por novas tecnologias capazes de proporcionar benefícios para uma alimentação saudável tem sido meta mundial. A presença de alimentos ricos em carotenoides pode ser fundamental para prevenir sérios problemas de saúde. Aliar alimentos com altos teores de carotenoides e acessíveis para a maior parte da população é fundamental. A alface (Lactuca sativa L.) se apresenta como uma espécie adequada para investir em pesquisas com biofortificação a partir de melhoramento genético. Assim, o objetivo com este estudo foi selecionar híbridos de alface visando à obtenção de populações com potencial agronômico e biofortificadas para carotenoides. Dez linhagens de alface cadastradas no Software “BG α Biofort” foram utilizadas nas hibridações. Os cruzamentos para obtenção dos híbridos foram planejados envolvendo duas linhagens ricas em pelo menos um dos pigmentos (clorofila e carotenoides) sendo obtidos 24 híbridos experimentais. Foram avaliados 37 genótipos (linhagens, híbridos e cultivares comercias) em delineamento em blocos casualizados quanto as variáveis agronômicas e teores de clorofila e carotenoides. Foi verificado que os híbridos 12 (UFU-189#3#4#1 × UFU MC BIOFORT 2) e 25 (UFU66#4#2 × UFU-189#3#4#1) possuem potencial para obtenção de populações de duplo propósito (produtividade e biofortificada para carotenoide). O híbrido 27 (UFU66#4#2 × UFU MC BIOFORT1) foi o que apresentou maior equilíbrio para pigmentos. Sugere-se a obtenção de populações F2 dos híbridos 12, 25 e 27 visando a obtenção de novas cultivares de alfaces biofortificadas vermelhas e verdes, para os segmentos de alface crespa, americana, mini e romana.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The search for new technologies capable of providing benefits to healthy eating is a global goal. The consumption of foods rich in carotenoids can prevent serious health problems. Thus, the availability of foods high in carotenoids that are accessible to the majority of the population is essential. Lettuce (Lactuca sativa L.) is a suitable species for biofortification research based on genetic improvements. In this study, we aimed to select and obtain hybrid lettuce populations with high agronomic potential and biofortified carotenoid content. Ten lettuce lines registered in the “BG α Biofort” software were selected for hybridization. The crosses used to obtain the hybrids involved two strains rich in at least one of the pigments (chlorophyll and carotenoids), and 24 experimental hybrids were obtained. A total of 37 genotypes (strains, hybrids, and commercial cultivars) were evaluated using a randomized block design for agronomic variables and chlorophyll and carotenoid content. Hybrids 12 (UFU-189#3#4#1 × UFU MC BIOFORT 2) and 25 (UFU66#4#2 × UFU-189#3#4#1) had the potential to produce dual-purpose populations (yield and carotenoid biofortification). Hybrid 27 (UFU66#4#2 × UFU MC BIOFORT1) exhibited the best pigment balance. Thus, F2 hybrids 12, 25, and 27 should be obtained to produce new cultivars of biofortified red and green lettuce for curly, american, mini, and romaine lettuce segments.

Resumo em Português:

RESUMO A qualidade das frutas pode ser avaliada de forma rápida e precisa usando a espectroscopia de impedância bioelétrica, mas não foram realizados estudos abrangentes sobre como as condições de detecção afetam suas propriedades bioelétricas. Assim, este estudo visa investigar os efeitos do volume da amostra, temperatura da amostra, profundidade da sonda e distância da sonda nas propriedades bioelétricas das maçãs e usar um método de controle bivariável para determinar as configurações ideais dos parâmetros, fornecendo assim referências confiáveis para os pesquisadores. Dois métodos de medição, o método de impulso e o método de contato, foram usados para medir as propriedades elétricas das maçãs sob várias condições e comparar os resultados. Foi verificado que os efeitos do volume da amostra, temperatura, profundidade da sonda e distância da sonda nas propriedades bioelétricas seguem leis físicas ao usar o método de pulso. No entanto, o método de contato é propenso a erros e não é adequado para amostras em grande escala. As condições ideais para o método de impulso, determinadas por uma abordagem bivariável, são volume de amostra de 20 cm3 (5 × 2 × 2 cm), distância da sonda de 2.5 cm a 1 kHz e 1 cm a 20 kHz, e profundidade da sonda de 1 cm.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The quality of fruit can be quickly and accurately assessed using bio-impedance spectroscopy, but no comprehensive studies have been conducted on how the detection conditions affect their bio-electrical properties. Accordingly, this study aims to investigate the effects of sample volume, sample temperature, probe depth and probe distance on the bio-electrical properties of apples and uses a controlled bi-variable method to determine the optimal parameter settings, thus providing researchers with reliable references. Two different measurement methods, the spike method and the contact method, are used to measure the electrical properties of apples under various conditions and to compare the results. It is verified that the effects of sample volume, temperature, probe depth, and probe distance on bio-electrical properties follow physical laws when using the spike method. The contact method, however, is prone to errors and is not suitable for large-scale samples. The optimal conditions for the spike method, determined by a bi-variable approach, are sample volume of 20 cm3 (5 × 2 × 2 cm), probe distance of 2.5 cm at 1 kHz and 1 cm at 20 kHz, and probe depth of 1 cm.

Resumo em Português:

RESUMO O feijão é um importante componente da dieta humana, sendo capaz de suprir grande parte das necessidades proteicas diárias dos indivíduos, além de conter quantidades consideráveis de ferro, cálcio, vitaminas, carboidratos, fibras e lisina. A germinação controlada é uma técnica acessível e eficaz que visa melhorar as qualidades nutricionais, funcionais e sensoriais de sementes destinadas ao consumo alimentar. O objetivo deste estudo foi caracterizar feijão Phaseolus vulgaris das variedades carioca, branco, preto, gordo e feijão-caupi (Vigna unguiculata) in natura e germinado. O processo de germinação foi realizado em bandejas contendo substrato areia (350 g), em condições ambientais de laboratório. Em seguida, os grãos in natura e germinados foram avaliados quanto às variáveis físico-químicas em triplicata. A germinação do feijão aumentou o teor de umidade, atividade de água, cinzas, pH, acidez álcool solúvel, proteínas, ácido ascórbico, fenóis, taninos, flavonóides, antocianinas e carotenóides. Por outro lado, houve redução no teor de lipídios, amido e açúcares totais nas sementes de feijão. Com o aumento dos compostos bioativos, constatou-se que o processo de germinação é um excelente método para aumentar a qualidade nutricional do feijão.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Beans are a vital component of the human diet, being able to supply a large part of the daily protein requirements of individuals, in addition to containing considerable amounts of iron, calcium, vitamins, carbohydrates, fiber, and lysine. Controlled germination is an accessible and effective technique that aims to improve the nutritional, functional, and sensory qualities of seeds intended for food consumption. This study aimed to characterize fresh and germinated beans of Phaseolus vulgaris (carioca, branco, preto, gordo varieties) and Vigna unguiculata (cowpea). The germination process was conducted in trays containing the sand substrate (350 g) in the environmental conditions of the laboratory. The fresh and germinated beans were evaluated for physicochemical variables in triplicate. The germination process increased moisture content, water activity, ash, pH, soluble alcohol acidity, proteins, ascorbic acid, phenols, tannins, flavonoids, anthocyanins, and carotenoids. On the other hand, there was a reduction in the content of lipids, starch, and total sugars in bean seeds. With the increase in bioactive compounds, it was found that the germination process is an excellent method for increasing the nutritional quality of beans.

Resumo em Português:

RESUMO Em regiões com baixa disponibilidade hídrica é de grande importância um planejamento mais detalhado sobre o uso de recursos hídricos. A utilização de modelos climáticos destinados às previsões de curto e médio prazo se apresenta como uma estratégia importante para se obter informações antecipadas acerca da demanda hídrica de culturas e do regime hídrico de determinada bacia. Objetivou-se, neste estudo, avaliar o desempenho das previsões climáticas sazonais e sua aplicabilidade na estimativa da demanda de irrigação. Para tanto, utilizou-se o Modelo de Simulação de Estratégias de Irrigação e dados de previsão climática derivados do modelo Eta. Para análise das simulações, foi utilizado um conjunto de cinco membros (dias 13, 14, 15, 16 e 17) de previsão sazonal de precipitação e evapotranspiração de referência para cada mês entre o período de 2001 a 2012. O espalhamento para a evapotranspiração de referência demonstrou que o modelo não foi capaz de reproduzir o comportamento desta variável durante o período seco. Comparação entre previsões com os meses de antecedência não demonstraram diferenças significativas entre previsões da precipitação e da evapotranspiração de referência. Contudo, os resultados obtidos para as previsões com um mês de antecedência apresentaram melhor desempenho.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT In regions with water shortages, detailed planning on water resource use is essential. The use of climate models for short- and medium-range forecasts is an important strategy for obtaining early information on the water requirements of crops and the water regime of a particular basin. This study aimed to assess the performance of seasonal climate forecasts and their applicability in estimating irrigation needs. To that end, the Simulation Model for Irrigation Strategies and climate forecast data derived from the Eta model were used. To analyze simulations, five members (days 13, 14, 15, 16 and 17) of the seasonal forecasts of rainfall and reference evapotranspiration for every month between 2001 and 2012 were used. The spread for reference evapotranspiration demonstrated that the model was unable to reproduce the behavior of this variable during the dry period. Comparison between forecasts months in advance showed no significant differences between the rainfall and the reference evapotranspiration forecasts. However, the results obtained for a one-month lead-time forecast exhibited superior performance.

Resumo em Português:

RESUMO Óleos essenciais usados como bioherbicidas são uma alternativa promissora na agricultura. O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial fitotóxico do óleo essencial de Piper marginatum, através de estudo in vitro com folhas destacadas e em pós-emergência de três espécies comerciais (alface, pimentão e tomate) e uma planta daninha (Spermacoce verticillata). Os experimentos foram conduzidos em delineamento casualizado com seis tratamentos que consistiram em quatro concentrações de óleo essencial (0,001; 0,01; 0,1 e 1% [v/v]), e dois tratamentos controle (água destilada, e 1% de polissorbato 80 em água destilada). O óleo essencial de P. marginatum apresentou efeito fitotóxico sobre as folhas das espécies experimentais. A maior concentração de óleo essencial resultou em maiores efeitos de toxicidade nas folhas de tomate, alface e pimentão. A concentração de 0,1% de óleo essencial foi suficiente para destruir completamente as folhas de S. verticillata. Sete dias após a aplicação, o óleo essencial de P. marginatum não evidenciou efeitos adversos no crescimento das plantas na fase pós-emergencial. Recomenda-se investigar sua possível atividade fitotóxica em outras fases do desenvolvimento vegetal, para entender o seu modo de ação e potencial como alternativa no desenvolvimento de bioprodutos para controle de plantas daninhas.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Essential oils used as bioherbicides are a promising alternative in agriculture. This study aimed to assess the phytotoxic potential of Piper marginatum essential oil through an in vitro study with detached and post-emergence leaves of three commercial species (lettuce, pepper, and tomato) and a weed (Spermacoce verticillata). The experiments were conducted in a randomized design with six treatments that consisted of four concentrations of essential oil (0.001, 0.01, 0.1, and 1% [v/v]) and two control treatments (distilled water, and 1% polysorbate 80 in distilled water). The P. marginatum essential oil had a phytotoxic effect on the leaves of the experimental species. The highest essential oil concentration resulted in greater toxicity effects on tomato, lettuce, and pepper leaves. The 0.1% essential oil concentration completely destroyed the S. verticillata leaves. Seven days after application, the P. marginatum essential oil did not show adverse effects on plant growth in the post-emergence phase. It is recommended to investigate its possible phytotoxic activity in other phases of plant development to understand its mode of action and potential as an alternative to developing bioproducts for weed control.

Resumo em Português:

RESUMO O conhecimento da complicada correlação entre as variáveis ​​meteorológicas e o rendimento das culturas é crucial para a segurança alimentar e a sustentabilidade agrícola. Este estudo está centrado na investigação de como a radiação solar incidente afetou a produção agrícola na região de Gadarif, no Sudão, nos últimos quarenta anos. Usando uma estrutura preditiva, a pesquisa avalia tendências recentes na radiação solar incidente anual, examina variações temporais durante as estações de cultivo de sorgo e gergelim e utiliza técnicas de aprendizado de máquina para prever o rendimento das culturas. Além disso, ML, incluindo Extreme Gradient Boosting (XGBoost), Boosted Regression Forest (BRF) e K-Nearest Neighbours (K-NN), foram empregados para previsão de rendimento. Através de abordagens de redução de tendências e análises de correlação, foram identificadas relações significativas entre os indicadores de radiação solar incidente e o rendimento das culturas. Os resultados indicam uma correlação inversa substancial entre a radiação solar e a produção de sorgo, enquanto a produção de gergelim demonstra uma correlação positiva com a radiação solar. Tanto para o rendimento do sorgo como do gergelim, o K-NN surge como o modelo mais preciso, mostrando a importância da radiação solar incidente e da temperatura na previsão do rendimento das culturas. Estas descobertas destacam o potencial da aprendizagem de máquina para melhorar os modelos de previsão agrícola e informar as práticas agrícolas adaptativas na região. Em geral, este estudo fornece informações valiosas sobre a relação dinâmica entre a radiação solar incidente e o rendimento das culturas, enfatizando a importância de considerar fatores meteorológicos no planeamento e gestão agrícola.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Knowledge of the complicated correlation between meteorological variables and crop yield is crucial for food security and agricultural sustainability. This study aimed to investigate how incident solar radiation has affected crop production in the Gadarif region of Sudan over the last 41 years. Using a predictive framework, trends in annual incident solar radiation and temporal variations during sorghum and sesame growing seasons were examined and machine learning (ML) with Extreme Gradient Boosting (XGBoost), Boosted Regression Forest (BRF), and K-Nearest Neighbors (K-NN) was used to predict crop yield. Significant relationships between incident solar radiation indicators and crop yields were identified via detrending approaches and correlation analyses. Results indicate a significant inverse correlation between solar radiation and sorghum yield, and a positive correlation between sesame yield and solar radiation. For both sorghum and sesame yield, K-NN was the most accurate model, demonstrating the significance of incident solar radiation and temperature in predicting crop yield. These findings highlight the potential of ML to improve agricultural forecasting models and inform adaptive agricultural practices in the region. In general, this study provides valuable insights into the dynamic relationship between incident solar radiation and crop yield, emphasizing the importance of considering meteorological factors in agricultural planning and management.

Resumo em Português:

RESUMO O corte mecanizado da cana-de-açúcar necessita de aprimoramentos, visto que as ferramentas de corte podem afetar a longevidade dos canaviais e aumentar os custos de produção. Além disso, essas ferramentas podem aumentar a demanda energética das máquinas no campo. Este estudo avaliou o desempenho de colhedoras de cana-de-açúcar equipadas com distintos mecanismos de corte basal: corte por impacto (lâminas) e corte contínuo (serras) em três áreas comerciais de produção de cana-de-açúcar. O consumo efetivo de combustível e a capacidade efetiva de colheita das máquinas foram avaliados em cada tratamento. O delineamento experimental adotado foi inteiramente casualizado em esquema fatorial 3 × 2 com seis repetições. As serras aumentaram o consumo de combustível por área em 3,9 e 8,9% por Mg colhido. As características produtivas da cultura determinam a demanda energética dos sistemas de colheita. Para produtividades acima de 90 Mg ha-1, a demanda energética estabilizou-se até 120 Mg ha-1. A demanda de combustível para a colheita variou entre 1,0 e 1,2 L Mg-1 de material colhido. Os resultados mostram que independente do sistema de corte, cada Mg de cana colhida necessita em média de 37,3 kJ de energia para ser retirado do campo.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The mechanized cutting of sugarcane requires improvements, as cutting tools can affect the longevity of sugarcane fields and increase production costs. Furthermore, these tools can increase the energy demand of machines in the field. This study evaluated the sugarcane harvester performance equipped with different basal cutting devices: impact cutting (blades) and continuous cutting (saws) in three commercial sugarcane production areas. The experimental design was completely randomized in a 3 × 2 factorial scheme with six repetitions. Effective fuel consumption and harvesting capacity were evaluated. The saws increased fuel consumption per area by 3.9 and 8.9% per Mg harvested. The crop’s yield characteristics determine harvesting systems’ energy demand. For yields above 90 Mg ha-1, energy demand has stabilized up to 120 Mg ha-1. The fuel demand for harvesting ranged between 1.0 and 1.2 L Mg-1 of harvested material. Regardless of the cutting system, each Mg requires 37.3 kJ of energy to be removed from the field.

Resumo em Português:

RESUMO A acumulação e utilização da casca de cacau (CPH) e da casca do grão de cacau (CBS) que representam 80% dos resíduos do processamento do cacau, requer uma abordagem inovadora, dada a sua composição química, gerando valor agregado. Dentro da composição química encontrada nos extratos de CPH e CBS, os ácidos gálico e protocatecuico são os mais abundantes. Estas biomoléculas são de grande interesse como centros de coordenação metálica, por exemplo, em estruturas biológicas metal-orgânicas. Assim sendo, este estudo procurou otimizar as condições de extração dos compostos fenólicos (técnica de extração, tempo, temperatura, relação resíduo/solvente e mistura de solventes de extração) em CPH e CBS, procurando principalmente as condições que permitem a maior percentagem de extração dos ácidos gálico e protocatecuico. As condições ótimas de extração mostraram que o CBS apresenta 89% de atividade antioxidante, mais compostos fenólicos e ácidos fenólicos quantificados que o CPH. Por conseguinte, o CBS teria uma maior eficiência como fonte renovável de ligantes orgânicos para a síntese de estrutura orgânica-metal biológica.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The accumulation and utilization of cocoa pod husk (CPH) and cocoa bean shell (CBS), representing 80% of cocoa processing residues, requires an innovative approach, due to their chemical composition, to generate added value. Among the chemical components found in CPH and CBS extracts, gallic and protocatechuic acids are the most abundant. These biomolecules are of great interest as metal coordination centers, like biological metal-organic frameworks. Therefore, this study aimed to optimize the extraction conditions of phenolic compounds (extraction technique, time, temperature, residue/solvent ratio, and mixture of extraction solvents) in CPH and CBS, mainly looking for the conditions that allow the highest percentage of extraction of gallic and protocatechuic acids. The optimal extraction conditions revealed that CBS extracts exhibited 89% antioxidant activity, along with higher amounts of phenolic compounds and quantified phenolic acids than CPH extracts. Therefore, CBS demonstrates greater efficiency as a renewable source of organic linkers for biological metal-organic framework synthesis.

Resumo em Português:

RESUMO O semiárido é marcado por incertezas e variabilidade do volume hídrico disponível para usos múltiplos. O objetivo com o estudo foi construir um modelo de programação linear que proporcione a maximização da receita líquida do produtor e a otimização do uso dos recursos hídricos em aquífero aluvial no semiárido brasileiro, com vistas à sustentabilidade econômica e hídrica, estabelecendo um plano ótimo de exploração agropecuária. O modelo proposto utilizou coeficientes técnicos oriundos de dados primários obtidos nas diversas unidades de produção, bem como de dados secundários de trabalhos técnico-científicos realizados na região e considerou restrições. Foram realizadas simulações de três níveis de disponibilidade de água e de apenas dois ciclos anuais da produção de camarão, tendo em vista o volume explotado por ciclo e a contínua expansão da atividade na região. O modelo se mostrou eficiente na proposta de um plano ótimo de ocupação e na otimização dos recursos hídricos subterrâneos, que, em sua condição potencial, tem na atividade da carcinicultura uma importância relevante sob a ótica da dimensão econômica. A análise de sensibilidade dos parâmetros do modelo permitiu compreender a estabilidade da solução ótima frente às variações nos coeficientes técnicos. O recurso água apresentou folga igual a zero, indicando se tratar de um recurso limitante. A drástica redução na receita líquida face à redução na disponibilidade de água sinaliza para os riscos associados aos anos de escassez hídrica. A redução em um ciclo no cultivo do camarão em anos de escassez hídrica moderada é uma alternativa factível sob a ótica financeira.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The semi-arid region is marked by uncertainties and variability in the water volume available for multiple uses. The objective of the study was to construct a linear programming model that promotes maximization of the net income of the producer and optimization of the use of water resources in alluvial aquifer in the Brazilian semi-arid region, with a view to economic and water sustainability, establishing an optimal plan for agricultural exploitation. The proposed model used technical coefficients from primary data obtained in the various production units, as well as secondary data from technical-scientific studies conducted in the region, and considered constraints. Simulations were performed for three levels of water availability and two annual cycles of shrimp farming, considering the volume exploited per cycle and the continuous expansion of the activity in the region. The model proved to be efficient in the proposal of an optimal plan of occupation and optimization of groundwater resources, which, in its potential condition, has a relevant importance in the shrimp farming activity from the economic dimension perspective. Sensitivity analysis of the model parameters allowed understanding the stability of the optimal solution in the face of variations in the technical coefficients. The water resource had slack equal to zero, indicating that it is a limiting resource. Drastic reduction in net income due to reduction in water availability points to risks associated with years of water scarcity. Reduction of one cycle in shrimp farming in years of moderate water scarcity is a feasible alternative from a financial perspective.

Resumo em Português:

RESUMO O feijão-caupi (Vigna unguiculata (L.) Walp.) é um dos principais grãos que fazem parte do consumo alimentar dos brasileiros, no entanto, sua produção é afetada pelas características edafoclimáticas e pela alta salinidade da água de irrigação. Objetivou-se com a pesquisa avaliar os efeitos das concentrações de quitosana na fisiologia e produção de feijão-caupi sob estresse salino. O experimento foi realizado em casa de vegetação em Campina Grande, PB, utilizando-se o delineamento inteiramente casualizado, em esquema fatorial 2 × 5, sendo dois níveis de condutividade elétrica da água de irrigação (CEa - 0,6 e 4,0 dS m-1) e cinco concentrações de quitosana (0; 0,25; 0,50; 0,75 e 1,00 g L-1) com quatro repetições cada uma consistindo de três plantas. A irrigação com água de condutividade elétrica de 4,0 dS m-1 afetou negativamente a síntese de pigmentos fotossintéticos, a fluorescência da clorofila a e a produção de grãos de feijão-caupi cultivar BRS Tapaihum. A aplicação foliar de quitosana entre as concentrações de 0,46 e 0,71 g L-1 amenizou os efeitos do estresse salino, aumentando a eficiência fotoquímica, a produção e o índice de grãos por planta. As aplicações de quitosana sob água de irrigação com condutividade elétrica de 0,6 dS m-1 promoveram aumento no comprimento médio da vagem, produção de grãos e índice de grãos das plantas de feijão-caupi cv. BRS Tapaihum.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walp.) is one of the main grain crops that form part of Brazilian food consumption, but its production is affected by edaphoclimatic conditions and high salinity of the irrigation water. The aim of this research was to evaluate the effects of chitosan concentrations on the physiology and production components of cowpea grown under salt stress. The experiment was conducted in a greenhouse, adopting a completely randomized design, in a 2 × 5 factorial scheme, with two levels of electrical conductivity of irrigation water (ECw - 0.6 and 4.0 dS m-1) and five concentrations of chitosan (0, 0.25, 0.50, 0.75, and 1.00 g L-1), with four replicates, each of which consisting of three plants. Irrigation water with electrical conductivity of 4.0 dS m-1 negatively affected the synthesis of photosynthetic pigments, chlorophyll a fluorescence, and grain production of cowpea cv. BRS Tapaihum. Foliar application of chitosan at concentrations between 0.46 and 0.71 g L-1 mitigated the deleterious effects of salt stress on photochemical efficiency, grain production, and grain index per plant. Chitosan applications under irrigation water of electrical conductivity of 0.6 dS m-1 promoted an increase in the mean pod length, grain production and grain index of cowpea plants cv. BRS Tapaihum.