Libro Actas, VII Congreso Ibérico Agroinceniería y Ciencias Hortícolas. SECH, Madrid, 2013 Parte I by Horticultura & Poscosecha

Libro de Actas

INNOVAR y PRODUCIR para el FUTURO

VII CONGRESO IBÉRICO DE AGROINGENIERÍA Y CIENCIAS HORTÍCOLAS Madrid, 26-29 Agosto 2013

SEAgIng SECH

www.sechaging-madrid2013.org AGRO

Ingeniería

Libro de Actas Proceedings

VII Congreso Ibérico de Agroingeniería y Ciencias Hortícolas Innovar y Producir para el Futuro

VII Iberian Congress Horticultural Sciences

Agricultural

Engineering

and

Innovating and producing for the future EDITORES / EDITORS Ayuga Téllez, Francisco Masaguer Rodríguez, Alberto Mariscal Sancho, Ignacio Villarroel Robinson, Morris Ruiz-Altisent, Margarita Riquelme Ballesteros, Fernando Correa Hernando, Eva Cristina 26-29 de agosto Madrid 2013 I

ORGANIZADO POR / ORGANIZED BY: Sociedad Española de Agroingeniería (AgIng) Sociedad Española de Ciencias Hortícolas (SECH) Associaçao Portuguesa de Horticultura (APH) Sección Especializada de Ingeniería Rural de la Sociedad de Ciencias Agrarias de Portugal (SEERSCAP)

Bajo el auspicio de / Sponsored by: Universidad Politécnica de Madrid Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos de Madrid Escuela Universitaria de Ingenieros Técnicos Agrícolas de Madrid Campus de Excelencia Internacional (CEI-Moncloa) Comisión Española de Ingeniería Rural (CEIR) European Society of Agricultural Engineers (EurAgEng)

Los trabajos incluidos en este volumen fueron presentados en el Congreso citado en la portada y el título. Todos los trabajos publicados han sido sujetos a una revisión por pares por el Comité Científico de este Congreso. Algunos de los trabajos presentados en la Conferencia pueden no estar disponibles en esta publicación. Los artículos publicados en este volumen reflejan la obra y el pensamiento de los autores y se publican en el presente documento tal y como ellos lo han presentado. Los editores no se hacen responsables de la validez de la información ni de los contenidos que en ellos se presentan. Los trabajos aparecen en este volumen según el orden de envío y presentación en el Congreso. The papers included in this volume were part of the technical conference cited on the cover and title page. Papers were selected and subject to peer review by the editors and scientific committee. Some conference presentations may not be available for publication. The papers published in these proceedings reflect the work and thoughts of the authors and are published herein as submitted. The publisher is not responsible for the validity of the information or for any outcomes resulting from reliance thereon. Papers are published in the order as they are submitted. Por favor utilice el siguiente formato para citar los trabajos presentes en este volumen/ Please use the following format to cite material from this book: Author(s) (2014). Title. In "VII Congreso Ibérico de Agroingeniería y Ciencias Hortícolas: Innovar y Producir para el Futuro" (F. G. UPM, ed.), pp. XXX-XXX, Madrid. :

ISBN 10: 84-695-9055-3 ISBN 13: 978-84-695-9055-3

Publicado por / Published by: Fundación General de la Universidad Politécnica de Madrid C/Pastor, 3. Madrid C.P. 28003 TELÉFONO +34 915339978

Los trabajos individuales pueden consultarse online en/ Publication of record for individual papers is online in:

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El libro de Actas sólo está disponible en formato electrónico en / Proceedings follow an e-First publication model, with papers published only online in:

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III

Sociedades científicas organizadoras del congreso

Sociedad Española de Agroingeniería (SEAgIng)

Sociedad Española de Ciencias Hortícolas (SECH)

Associaçoa Portuguesa de Horticultura (APH)

Sección Especializada de Ingeniería Rural Sociedad de Ciencias Agrarias de Portugal (SEERSCAP)

COMITÉ DE HONOR Presidencia: Sr. D. Saturnino de la Plaza Pérez Catedrático Emérito de la Universidad Politécnica de Madrid

Miembros: Excmo. Sr. D. Miguel Arias Cañete Ministro de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente Excmo. Sr. D. Francisco de Borja Sarasola Consejero de Medio Ambiente y Ordenación del Territorio Comunidad de Madrid Excma. Sra. Dña. Ana Botella Serrano Alcaldesa Ayuntamiento de Madrid Sr. D. Manuel Laínez Andrés Director del Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA) Rector Magfco. Sr. D. Carlos Conde Lázaro Rector Universidad Politécnica de Madrid Excmo. Sr. D. Jaime Lamo de Espinosa Catedrático Emérito de la Universidad Politécnica de Madrid Sr. D. Miguel Ángel Garcimartín Molina Director de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos de Madrid Sr. D. Juan Manuel Arroyo Sanz Director de la Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Agrícola de Madrid

COMITÉ ORGANIZADOR DEL CONGRESO Co-Presidenta Margarita Ruiz Altisent INGENIERIA RURAL Universidad Politécnica de Madrid

Co-Presidente Fernando Riquelme Ballesteros EDAFOLOGÍA Y BIOLOGÍA CEBAS-CSIC Murcia

Vocales Francisco Ayuga Téllez CONSTRUCCION Y VIAS RURALES Universidad Politécnica de Madrid Fátima Baptista INGENIERÍA RURAL Universidade de Évora / ICAAM SEER/SCAP Virginia Díaz Barcos CIENCIA Y TECNOLOGÍA APLICADAS Universidad Politécnica de Madrid Maria Elvira Ferreira HORTICULTURA HERBÁCEA Institutu Nacional de Investigação Agrária e Veterinária, Oeiras Ignacio Mariscal Sancho EDAFOLOGIA Universidad Politécnica de Madrid VI

Alberto Masaguer Rodríguez EDAFOLOGIA Universidad Politécnica de Madrid Mª Montaña Cámara Hurtado PRODUCTOS HORTOFRUTÍCOLAS Y SALUD Universidad Complutense de Madrid Adolfo Moya González INGENIERIA RURAL Universidad Politécnica de Madrid Jaime Ortiz-Cañavate Puig-Maurí INGENIERIA RURAL Universidad Politécnica de Madrid Morris Villarroel Robinson PRODUCCIÓN ANIMAL Universidad Politécnica de Madrid

Secretaria General Eva Cristina Correa Hernando CIENCIA Y TECNOLOGÍA APLICADAS Universidad Politécnica de Madrid

VII

COMITÉ CIENTÍFICO Sub-Comité Científico de Agroingeniería Presidente Francisco Ayuga Téllez CONSTRUCCION Y VIAS RURALES Universidad Politécnica de Madrid

Co-Presidente Morris Villarroel Robinson PRODUCCIÓN ANIMAL Universidad Politécnica de Madrid

Vocales Pedro José Aguado Rodríguez INGENIERÍA Y CIENCIAS AGRARIAS Universidad de León Juan Agüera Vega INGENIERÍA RURAL Universidad de Córdoba Esperanza Ayuga Téllez ECONOMÍA Y GESTIÓN FORESTAL Universidad Politécnica de Madrid Fátima Baptista INGENIERÍA RURAL Universidade de Évora / ICAAM Martín Barrasa Rioja INGENIERIA AGROORESTAL Universidad de Santiago de Compostela Pilar Barreiro Elorza INGENIERÍA RURAL VIII

Universidad Politécnica de Madrid Antonio Brasa Ramos PRODUCCIÓN VEGETAL Y TECNOLOGÍA AGRARIA Universidad de Castilla-La Mancha María Ángeles de Blas Corral Proyectos e Ingeniería Rural Universidad Pública de Navarra Miguel de Castro Neto ISEGI/ Universidade Nova de Lisboa Alfonso Dominguez Padilla GESTIÓN DE RECURSOS HÍDRICOS EN LA AGRICULTURA Universidad de Castilla-La Mancha Fernando Augusto dos Santos INGENIERÍA RURAL Universidade de Tras-Os-Montes E Alto Douro Vasco Fitas da Cruz INGENIERÍA RURAL Universidade de Évora / ICAAM Ana Isabel García García PROYECTOS Y PLANIFICACIÓN RURAL Universidad Politécnica de Madrid Pilar García Rebollar PRODUCCIÓN ANIMAL Universidad Politécnica de Madrid Alberto Garrido ECONOMÍA Y CIENCIAS SOCIALES AGRARIAS Universidad Politécnica de Madrid

Emilio Gil Moya INGENIERÍA AGROALIMENTARIA Y BIOTECNOLOGÍA Universidad Politècnica de Cataluña Luis Leopoldo Silva INGENIERÍA RURAL Universidade de Évora / ICAAM José Rafael Marques da Silva INGENIERÍA RURAL. Universidade de Évora / ICAAM Manuel Moya Ignácio INGENIERÍA DEL MEDIO AGRONÓMICO Y FORESTAL Universidad de Extremadura Miguel Ángel Muñoz García INGENIERÍA RURAL. ELECTROTECNIA Universidad Politécnica de Madrid Luis Manuel Navas Gracia INGENIERÍA AGRÍCOLA Y FORESTAL Universidad de Valladolid Jaime Ortiz-Cañavate Puig-Maurí INGENIERÍA RURAL Universidad Politécnica de Madrid Antonio Torregrosa Mira INGENIERÍA RURAL Y AGROALIMENTARIA Universidad Politécnica de Valencia Elvira Sánchez Espinosa CIENCIA Y TECNOLOGÍA APLICADA Universidad Politécnica de Madrid Luis Santos Pereira CEER, INGENIERÍA DE BIOSISTEMAS X

Instituto Superior de Agronomia, ISA Ricardo Paulo Serralheiro INGENIERÍA RURAL Universidade de Évora / ICAAM Mariano Suárez de Cepeda Martínez MECÁNICA APLICADA E INGENIERÍA DE PROYECTOS Universidad de Castilla-La Mancha José María Tarjuelo Martín-Benito INGENIERÍA DEL RIEGO Centro Regional de Estudios del Agua (CREA), Universidad de Castilla-La Mancha José Luis Torres Escribano PROYECTOS E INGENIERÍA RURAL Universidad Pública de Navarra Diego Luis Valera Martínez INGENIERÍA Universidad de Almería Constantino Valero Ubierna INGENIERÍA RURAL Universidad Politécnica de Madrid

Sub-Comité Científico de Ciencias Hortícolas Presidente Alberto Masaguer Rodríguez EDAFOLOGÍA Universidad Politécnica de Madrid

Co-Presidente Ignacio Mariscal Sancho EDAFOLOGÍA Universidad Politécnica de Madrid

Vocales Manuel Agustí Fonfría FRUTICULTURA Universidad Politécnica de Valencia Silvério Alarcón Lorenzo ECONOMÍA AGRARIA Universidad Politécnica de Madrid Mª Montaña Cámara Hurtado PRODUCTOS HORTOFRUTÍCOLAS Y SALUD Universidad Complutense de Madrid Isabel de Maria Cardoso Gonsalves Mourão HORTICULTURA BIOLÓGICA Y NUTRICIÓN Instituto Politécnico de Viana do Castelo José Antonio Gómez Calero AGRONOMÍA Instituto de Agricultura Sostenible (IAS) Córdoba Maria da Graça Palha PEQUEÑO FRUTOS Y HORTICULTURA HERBÁCEA Instituto Nacional de Investigação Agrária e Veterinária, Oeiras-Lisboa XII

José Raul de Oliveira Rodrigues Instituto Politécnico de Viana do Castelo Enrique Eymar Alonso QUÍMICA AGRÍCOLA Universidad Autónoma de Madrid Juan A. Fernández Hernández P. ORNAMENTAL Y JARDINERÍA Universidad Politécnica de Cartagena Maria Elvira Ferreira HORTICULTURA HERBÁCEA Institutu Nacional de Investigação Agrária e Veterinária, Oeiras Fernando Fornés Sebastia FISIOLOGÍA Y SUSTRATOS Universidad Politécnica de Valencia Víctor Galán Saúco FRUTICULTURA TROPICAL Y SUBTROPICAL Instituto Canario de Investigaciones Agrarias Maria Gómez del Campo PRODUCCIÓN VEGETAL: FITOTECNIA Universidad Politécnica de Madrid Iñaki Hormaza Urroz CULTIVOS SUBTROPICALES CSIC Málaga Ignacio Martín Rueda CSIC La Rioja Domingo Martínez Romero TECNOLOGÍA AGROALIMENTARIA Escuela Politécnica Superior de Orihuela. Universidad Miguel Hernández XIII

Manuel Moñino Gómez FRUTAS Y HORTALIZAS "5 al día" Asociación para el Consumo de Frutas y Hortalizas Raúl Moral Herrero COMPOSTAJE Y SUSTRATOS Universidad Miguel Hernández, Alicante Ana María Morales Sillero CIENCIAS AGROFORESTALES ETSIA, Universidad de Sevilla Armando Ordás Pérez GENÉTICA VEGETAL CSIC Galícia Daniel Palmero Llamas BOTÁNICA Y PROTECCIÓN VEGETAL EUIT Agrícola Universidad Politécnica de Madrid Fernando Peregrina Alonso VITICULTURA Y ENOLOGÍA CSIC La Rioja José Alberto Pereira OLIVICULTURA Y PROTECCIÓN DE CULTIVOS Instituto Politécnico de Braganza Francisco Pérez Alfocea HORTICULTURA CEBAS-CSIC Murcia Joaquim Miguel Rangel da Cunha Costa LEM-LAB. ecofisiología molecular ITQB, Universidade Nova de Lisboa Carmina Reig Valor FRUTICULTURA Y PRODUCCIÓN VEGETAL XIV

Universidad Politécnica de Valencia Juan José Ruiz Martínez GENÉTICA Y RECURSOS FITOGENÉTICOS Universidad Miguel Hernández, Alicante Mª del Carmen Salas Sanjuán CULTIVOS SIN SUELO Y ORNAMENTALES Universidad de Almería María Jesús Sánchez Blanco RIEGO Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura (CEBAS-CSIC) Mª Cortes Sánchez Mata NUTRICIÓN Y BROMATOLOGÍA Facultad de Farmacia, Universidad Complutense de Madrid Mª Paz Suárez García OLIVICULTURA Universidad de Sevilla Javier Tardáguila Laso AGRICULTURA Y ALIMENTACIÓN Universidad de la Rioja Esperanza Torija Isasa NUTRICIÓN Y BROMATOLOGÍA Universidad Complutense de Madrid Daniel Valero Garrido TECNOLOGÍA AGROALIMENTARIA Universidad Miguel Hernández,

ÍNDICE Página

SESIONES COMUNES / SESSÕES COMUNS Agroenergía / Agro-energia Produção e decomposição de serrapilheira em plantações de eucaliptos e fragmentos de mata atlântica

Development of an anaerobic digestion unit for biogas production from cow dung substrate

Desarrollo de un sistema de electrificación rural a partir de Biodiesel proveniente de recolección de aceites

234

Evolución del coste de la energía en España y su influencia en el regadío desde la liberalización del mercado

386

Evaluation of biomass sorghum genotypes during three harvesting dates in East Central Italy

422

Análisis por niveles de gestión del consumo energético en el regadío del Sureste español

650

Avaliação cinética de polpação alcalina do bagaço do pedúnculo de caju (Anacardium occidentale, L.) visando a produção de bioetanol

1313

Conversión de residuos lignocelulósicos procedentes de la Macaúba (Acrocomia aculeata) y Piñón (Pinus Pinea) en productos de muy alto valor añadido

1824

Wastewater reuse for irrigation of energy crops

2011

Caracterización de los residuos vegetales de invernadero en Almería

2029

Automatización y control / Automação e controlo Sistema de automatización y telecontrol mediante microcontroladores para la gestión del riego de cultivos en maceta con lisímetros de pesada

216

Variable rate irrigation: Design of control software and field evaluation in California orchards

334

Determinación del punto de adquisición de de variedades de patata mediante tecnología NIRS

clasificación

734

Desarrollo de una red de comunicaciones para la gestión y control una estación de lisimetría.

1050

Detección de la metabolización de sorbato en alimentos empleando tecnología MWIR

1169

Secuencias de MRI en línea para la evaluación de la calidad interna de manzanas

1811

datos

para

Educación (innovación educativa) y transferencia tecnológica / Educação (inovação educativa) e transferência tecnológica Titulaciones universitarias coherentes con la producción agraria de cada región

121

El Blog como portafolio virtual de un proyecto interdisciplinar

698

Estudio de inserción laboral y competencias en ingenieros agrónomos titulados por la Universidad de León

716

XVI

La Asociación de Antiguos Alumnos de Ingeniería Forestal y del Medio Natural de la Universidad de Extremadura: Creación y Retos

901

Actividades de aprendizaje colaborativo para Biología Celular e Inglés I en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y Medio Natural

1181

Tutorías grupales colaborativas en entornos virtuales con soporte Moodle

1301

The Challenge of Collaborative Knowledge Construction: the case of a Portuguese Horticulture Professional Social Network

1775

Influencia del sistema de evaluación y la asistencia a clase en los indicadores de rendimiento académico

1831

Espectroscopía e imagen / Espetroscopia e imagem Determinación del contenido de almidón en liofilizado de patata por tecnología NIRS

Detección de podredumbres en cítricos mediante análisis de imágenes backscattering

192

Detección de daños no perceptibles en frutos climatéricos a través de imágenes hiperespectrales

204

Uso de la espectroscopía en el infrarrojo cercano (NIRS) para la predicción de compuestos fenólicos en frutos de calabacín

340

Determinación de la penetración NIR en patata

779

Imagen hiperespectral para la detección de contaminación microbiana en espinaca fresca envasada

1057

Evaluación de calidad y nivel de madurez en mangos cv. ‘Manila’ mediante visión por computador

1752

Automatic sorting of dried figs based on computer vision systems.

1763

1H HR MAS NMR metabolomic and non-destructive 2D NMR relaxometry to assess internal quality in apples

1799

Manejo de riego deficitario / Maneio de rega deficitária Aplicación de técnicas de riego deficitario controlado optimizado en ajo

293

Calibración del modelo AquaCrop con un cultivo de patata (Solanum tuberosum L.) en condiciones semiáridas

662

Programación de riegos utilizando el Año Meteorológico Típico

895

Efecto del riego deficitario controlado sobre la producción y calidad en el tomate de industria.

972

Evaluación del riego deficitario controlado sobre la calidad y la producción en las distintas fases fenológicas del cultivo de tomate para industria

978

El riego deficitario controlado mantiene la calidad de la nectarina extratemprana mínimamente procesada

1007

Producción y caracterización físico-química de granada cultivada bajo riego deficitario

1032

Experiences of deficit irrigation strategies on young orange trees: effects on physiological response

1038

Estudio del Sistema radicular en vides sometidas a RDC y PRD. Repercusión sobre el estado hídrico y el desarrollo vegetativo

1111

Calidad postcosecha de jínjoles cultivados bajo riego deficitario

1199

XVII

Respuesta del potencial hídrico de tallo a diferentes tratamientos de riego en melocotonero Flordastar

1283

Modelización y métodos numéricos en el ámbito agroforestal / Modelação e métodos numéricos no âmbito agroforestal Prediction and Determination of weight and Lycopene Contents of Stored Tomatoes.

Validación de un modelo CFD del comportamiento del aire producido por un turboatomizador frente a la copa de un naranjo

434

Modelización con CFD del efecto de las condiciones de emplazamiento y manejo en las medidas del evaporímetro clase A

668

Modeling the growth of lettuce "Little gem" for application in irrigation management

797

Desarrollo y evaluación de un modelo de balance de energía dinámico para un invernadero multitúnel con ventilación natural

925

Isotermas de adsorção de umidade de fatias de goiabas desidratadas pré-tratadas com solução de ácido ascórbico

1355

Cinética de secagem em camada de espuma da polpa de mangaba

1361

Supervisado del deshidratado de zanahorias con imagen de resonancia magnética nuclear

1418

Aplicación de un modelo de balance de agua encaminado a la reducción de la heterogeneidad en la medida de sondas de humedad

1611

Posrecolección y logística I / Pós-colheita e logística I Caracterização de bananas após aplicação de diferentes fungicidas na póscolheita

381

Detección de firmeza en berenjena (Solanum melogena) durante la manipulación con una garra robotizada

791

Envasado de cerezas ‘Sweet Heart’ en atmósfera modificada: calidad y compuestos bioactivos

990

Isotermas de equilibrio higroscópico da torta de mamona

1150

Influence of cysteine on visual quality of minimally processed plum

1217

Efecto de la aplicación de elicitores físicos durante la poscosecha en aceites esenciales de menta y romero

1908

Recubrimientos de Aloe vera mejoran la calidad de arilos de granada cv Mollar de Elche mínimamente procesados

1960

Supervisión multidistribuida de transportes refrigerados mediante tecnología inalámbrica: diagramas de fases,

2092

Posrecolección y logística II / Pós-colheita e logística II Propiedades físicas de los cítricos destinados al consumo fresco según las condiciones de almacenamiento

803

Influência do azoto na qualidade agronómica e na capacidade antioxidante de frutos de morangueiro

1087

Evaluación de la capacidad para el procesado mínimo de diferentes cultivares de nectarina

1211

Evaluación de antagonistas microbianos combinados con bicarbonato sódico para el biocontrol de las enfermedades postcosecha en ciruelas (Prunus salicina Lindl.)

1223

XVIII

Efecto del etileno y el 1-metilciclopropeno en la emisión de compuestos volátiles durante la poscosecha de frutos

1736

Efecto de los tratamientos post-recolección con ácido salicílico sobre la calidad de las ciruelas 'Angeleno' durante su conservación

1966

Recolección mecánica en fruticultura / Colheita mecânica em fruticultura Influencia de la poda mecánica en la producción y calibre de los frutos de mandarinos 'Fortune'

151

Tiempo óptimo de vibrado para el derribo de aceitunas Villalonga con un vibrador de masas de inercia

210

Controle estatistico de processo aplicado as perdas da plataforma na colheita mecanizada de tomate industrial

996

Criterios para el diseño de plantaciones de olivar dirigido a su recolección mecanizada

1781

Recolección mecanizada del olivar de mesa con vibradores de troncos

1972

Desarrollo de una cosechadora integral para olivar tradicional

1978

Tecnología de invernaderos / Tecnologia de estufas Sistema de ayuda a la toma de decisiones para el control del crecimiento de cultivos de pimiento bajo invernadero basado en condiciones climáticas

305

Evaluación de la exposición a ruido de los operarios que manejan maquinaria en la construcción de invernaderos Tipo Almería

452

Comparative study of smart irrigation control in greenhouses

531

Study of the use of individual protective equipments (IPE) in greenhouse in Galicia

513

-2

Efecto de dos tipos de mallas anti insectos, 10×20 and 13×30 hilos cm , sobre la ventilación natural en invernaderos mediterráneos

561

Influencia de diferentes tipos de estructuras de invernadero, mallas anti-insectos y técnicas de control climático, sobre la fotosíntesis y la transpiración de plantas de tomate

579

Estudio de la eficacia de un sistema de calefacción por combustión indirecta en la distribución de calor en un invernadero

931

Estudio prospectivo sobre los equipos de aplicación invernadero en la comarca del Campo de Dalías (Almería)

fitosanitarios

1099

Comparación de estrategias de ventilación natural inducida por el viento en polígonos de invernaderos

1193

Equações para estimativas das Irradiações solares UV, PAR e IV em estufa de Polietileno

1241

La uniformidad de las mallas antiinsectos

1481

Efectividad de las mallas antiinsectos frente a la mosca blanca Bemisia tabaci (Gennadius) en condiciones de laboratorio

1505

SESIONES SeAging-SEER / Sessões Técnicas Específicas SeAging-SEER Agricultura de precisión y tecnologías de la información I / Agricultura de precisão e tecnologias de informação I Robustness of the infotaxis search strategy with respect to inaccurate modeling of the propagation of volatile organic compounds

836

XIX

A network of static chemical sensors for the localization of plant diseases

848

Contribution to Agriculture precision using leaf moisture and a sap flow sensors in a Wireless sensor network

877

Variabilidad espacial y temporal del vigor vegetativo en viñedo sin restricciones hídricas en la demanda evapotranspirativa

984

Comparación de desempeño de una cámara de profundidad comercial y LIDAR en Explotaciones agrícolas

1617

3D land modelling from photos

1787

Uso de una aproximación interdisciplinar para estudios de zonificación de suelos vinícolas: Aplicación en la D.O. Protegida Alicante

1999

Agricultura de precisión y tecnologías de la información II / Agricultura de precisão e tecnologias de informação II Aplicación del sistema de monitorización ambiental INNOAMB para manejo integral de una plantación de kiwis.

127

Aplicación de la Agricultura de Precisión al viñedo: retos y soluciones

133

Efectos del nivel de hidratación y el sistema de riego en la fisiología de los cultivares: Mencía y Albariño

252

Estudio de la variabilidad microclimática de un viñedo de 12 ha mediante Redes de Sensores Inalámbricas

263

Manejo en tiempo real del sistema de riego en la DO Valdeorras (cv Godello) Galicia

656

Micro-Terroir

739

C0283 Variabilidade espacial de atributos fisicos do solo ao longo do declive irrigado sob pivô central Agricultura de precisión y tecnologías de la información III / Agricultura de precisão e tecnologias de informação III Usando Kinect como Sensor para Pulverización Inteligente

109

High-resolution aerial thermal imagery for plant water status assessment in vineyards using a multicopter-RPAS

157

Estudio de la variabilidad espacial de las condiciones del suelo y su relación con la topografía.

596

Digital photography applications for agronomic solutions

733

CROP-SCAN®: un sistema de teledetección implementado para su uso en cultivos leñosos.

889

Sistemas de comunicación empleados en la gestión de la energía en industrias agroalimentarias

919

Geoprocessamento aplicado na determinacao do uso do solo em areas de preservacao permanentes, conforme legislacao ambiental brasileira

1020

Uso e ocupação do solo adequado para fins de planejamento conservacionista da microbacia do córrego sao caetano-botucatu (sp)

1026

Plataforma para el seguimiento de variables meteorológicas y ambientales para el sector agropecuario

1069

Variabilidade espacial da emissão de CO2 e atributos do solo em área sob cultivo de cana-de-açúcar

1156

Avances en la gestión forestal sostenible / Avanços na gestão florestal sustentável Comportamento hídrico de um Argissolo sob sistemas agroflorestais no estremo sul do estado de São Paulo, Brasil Sistemas de informação geográfica (SIG) como otimização da exploração florestal em regiões montanhosas

1534

1716

Disolución acuosa en un suelo ácido enmendado con subproductos cálcicos para favorecer su reforestación

1954

SiLVANET: aplicación informática gestión forestal sostenible

para

incorporar

ferramenta opinión

para

585

pública

Construcción agroforestal / Construção agrofloresta Tool support for web-aided requirement practicalities in rural planning

Decision-makers' spatial reasoning for rural tourism building siting

103

Estudio de los accidentes mortales en el sector agrario de Galicia desde el 2004 al 2010

519

Metodología para la Gestión de Obras de Paso en una Red de Caminos Rurales de Extremadura

865

La conservación del patrimonio agroindustrial. Propuestas para la reutilización de los antiguos mataderos municipales y análisis de costes

1424

Las bodegas del Marco de Jerez. Condiciones interiores de temperatura y humedad

1493

Evolución de las bodegas tradicionales de la denominación de origen calificada Rioja: bodega, vivienda-bodega y merendero

1552

La prevención de riesgos en los sectores agrícola y ganadero

1633

Energías renovables: solar y eólica / Energias renováveis: solar e eólica Diseño, instalación y evaluación de un sistema solar térmico con tubos de vacío para suministro de agua a 90 ºC

145

Evaluación de la utilización de aerogeneradores y balance neto en el medio rural

416

Potencial de uso de captadores solares cilindro-parabólicos para refrigeración en centrales hortofrutícolas en el sur-este de España

608

Aplicación de los modelos DirInt y DirIndex para estimar la irradiancia solar directa a partir de irradiancia global en Pamplona (Navarra)

815

Producción eléctrica de módulos fotovoltaicos flexibles integrados en la cubierta de un invernadero tipo raspa y amagado

907

Evaluación de la aplicabilidad del año de referencia UNE-EN ISO 15927 a instalaciones fotovoltaicas

949

Análisis De Datos Eólicos En Emplazamientos De Cisjordania (Palestina)

955

Quality control of wind data from weather (Palestinian Territories) developed using Matlab

stations

the

West

Bank

Evaluación del uso de paneles solares como elemento de sombreo en invernaderos

1081 2056

Estructuras y materiales en construcción rural / Estruturas e materiais em construção rural Determinación de propiedades mecánicas de Castanea sativa Mill. mediante ondas de ultrasonido y comparación

246

XXI

Analisis elastoplástico de pórticos planos de acero a dos aguas

363

Propiedades mecánicas de morteros de sulfato cálcico aditivados y adicionado con fibras de carbono

501

Determinación experimental de los empujes del trigo almacenado en silos bajo diferentes condiciones de descarga

507

Análisis del comportamiento de la unión pilar-zapata en uniones en cáliz de pilares prefabricados mediante modelización por el Método de los Elementos Finitos

573

Análisis estructural de invernaderos: alternativas en invernaderos multitunel.

644

Incremento de la resistencia en forjados realizados con materiales medioambientalemente sostenibles de yeso y caña común (Arundo donax L.)

686

Mejoras en los mecanismos de rotura en forjados de materiales medioambientalmente sostenibles de yeso y cana comun (Arundo donax L.)

710

Optimización del acartelamiento de pórticos de nudos rígidos en función de su geometría

728

Determinación de un método simplificado para el diseño de anillos de viento en silos metálicos

1319

Comportamento da velocidade do ar em aviário dark house com defletores

1523

Ensayo para calcular tensiones y deformaciones en la estructura del techo de un silo metálico de 18,34m de diámetro

1569

Gestión del agua en la agricultura / Gestão da água na agricultura Avaliação do teor de clorofila em variedades de morangos submetidos em lâminas de irrigação no período de entressafra

169

Evolución de la eficiencia energética de bombeo en pozos profundos

428

Water use, transpiration and crop coefficients for irrigated hedgerow olives grown in Southern Portugal

446

Estudio del Desarrollo y Grado de Cobertura en maíz y cebolla en función del Tiempo Térmico

620

Estimación del Índice de Área Foliar en cebada mediante el empleo de Vehículos Aéreos no Tripulados (VANT)

632

Efecto de las coberturas de sombreo suspendidas en balsas de riego sobre los requerimientos de filtrado

674

Aplicación de monolayers en masas de agua: efectos en el balance de energía y la evaporación

704

Gestión económica de tecnologías ahorradoras de agua en el sureste español.

1235

Gestión del territorio y Medioambiente / Gestão do território e Meio-ambiente Mudanças na estrutura agrícola, estimadas pelos efeitos de escala e substituição, (1996/2006) na região do Vale do Ribeira, SP, Brasil.

375

Análisis estadístico de variables climáticas para la predicción de riesgos de ignición en incendios forestales

1001

Priorización de áreas de conservación y protección de la biodiversidad vegetal de la Comunidad Valenciana (España)

1337

Envejecimiento de la arboleda del Paseo de Moret y Pintor Rosales. Propuesta de mejora

1383

XXII

Validación de modelos de predicción de caudales mensuales para cuencas no aforadas en Ecuador

1412

Influencia de una cubierta vegetal en la reestructuración de un suelo degradado

1441

Avaliação microestrutural de um Argissolo Vermelho-Amarelo e sua relaçãocom o histórico de tensão e manejo do solo

1557

El software libre, como herramienta de gestión en explotaciones gallegas

1639

Metodología de evaluación de la satisfacción de las necesidades humanas en una zona de agricultura en regadío. Aplicación a la zona de Terra Chá (Lugo)

1660

Comportamiento de la vetiveria (Chrysopogon zizanioides L. Roberty) como extractora de metales pesados en suelos contaminados

1843

Sostenibilidad y erosión por cárcavas en zonas agrícolas del sur de España.

2034

BIOSUELO: Uso de cubiertas vegetales multiespecíficas en olivar para control de la erosión y mejora de la biodiversidad

2041

Ingeniería de la producción animal y acuicultura / Engenharia da produção animal e aquicultura Produção de alevinos de artesanal de recirculação

tilápia

nilótica

(Oreochromis

sistema

Simulación del desempeño climático de una granja cunícula del centro de México mediante Computational Fluid Dynamics (CFD)

niloticus)

Análisis de las condiciones ambientales en alojamientos porcinos de destete

275

Caracterización de la actividad animal en alojamientos porcinos de la fase de destete

317

El confort de los ovinos al comer en las unidades de producción

591

Eficacia de la colocación de pezoneras en sistemas de ordeño robotizado

1075

Efecto del ayuno pre-sacrificio en la respuesta al estrés y la calidad instrumental de la carne de trucha arco iris, Oncorhynchus mykiss

1406

Detección precoz de mortalidad en producciones avícolas empleando termografía de alta resolución

1499

Plataforma de control de bajo coste para incubadoras de perdices basada en sensores ambientales y de gases

1517

Ordenha mecânica nas explorações de caprinos de Trás-os-Montes (Portugal): Problemas e dificuldades para a sua divulgaçao

1793

Ingeniería de regadíos / Engenharia da rega Comparative study of climate change and its influence on irrigation needs in the Mediterranean climate

555

Sistema de riego por aspersión alimentado por agua subterránea con mínimo coste. Aplicación al cultivo del maíz en España

773

Balance hídrico de viña (Vitis Vinifera L. cv. Bobal) en maceta y riego localizado mediante lisímetro de pesada. Algunos resultados experimentales

937

Monitorización del riego por goteo en viña (Vitis Vinifera L. cv. Bobal) en maceta mediante lisímetro de pesada. Algunos datos experimentales

943

Qualidade de irrigação subsuperficial em duas profundidades de instalação das fitas gotejadoras

1134

XXIII

Trocas gasosas na cultura da cana-de-açúcar irrigada em diferentes profundidades de instalação da fita gotejadora via irrigação subsuperficial

1139

Manejo de irrigação na cultura da cebola sob sistema de plantio direto

1627

Inovações tecnológicas aplicadas à gestão da rega em espaços verdes

1861

Materiales ecoeficientes / Materiais eco-eficientes Influencia de la adición de nano sílice y nano alúmina en morteros de cemento de uso agro-ganadero

489

Comportamiento de morteros de cemento con nano adiciones sometidos a ciclos hielodeshielo.

530

Desempenho de filmes biodegradáveis em dois ciclos da cultura de pimento para fins industriais, em Portugal

1253

Desarrollo de films plásticos de embalaje recubiertos con TiO2 para la degradación de compuestos orgánicos volátiles

1367

Acolchados biodegradables AGROBIOFILM para el cultivo de fresas en la región de Huelva

1666

Influencia del pretratamiento en las propiedades mecánicas de los tableros de morera de media densidad

1730

Propiedades de los tableros de morera con distintos adhesivos naturales.

1748

Efecto de la adición de partículas de morera en los tableros de caña común.

1758

Avaliação da utilização de zeólitas na gestão da água, na germinação da relva e no estabelecimento de relvados

1878

Selección de residuos de la producción de setas comestibles para biodegradación de contaminantes orgánicos persistentes

2017

Mecanización: aplicación de fitosanitarios / Mecanização: aplicação de fitossanitários Desarrollo de una aplicación informática para la realización de las inspecciones de los equipos de aplicación de productos fitosanitarios

567

Formación para la prevención de la deriva: factor clave para la mejora de las aplicaciones de fitosanitarios. Proyecto TOPPS-Prowadis

1295

Efecto del número y tipo de boquillas en la calidad de las aplicaciones en invernaderos con barras verticales.

1452

Análise do erro de volume durante a operação de aplicação de productos fitossanitários

1656

Mecanización: manejo de suelos / Mecanização: maneio de solos Secagem de algodão em rama no desempenho operacional de uma miniusina de beneficiamento Compactación de un suelo hortícola Efecto sobre la resistencia a la penetración

por

paso

vehículos

pesados.

61 524

Tráfico de maquinaria pesada en cultivos hortícolas. Deformación del suelo

536

Soil sterilizing machinery prototype for protected crops

542

Comparación de dos sistemas de laboreo en cultivos extensivos en secano

638

A novel method to examine the abrasive and impact stress behavior of agricultural blades

854

XXIV

Influencia sobre la fuerza de tiro de la variación de la velocidad de desplazamiento de tres rejas abresurco

1044

Modelado y simulación por eventos discretos del ciclo de cosecha del maíz forrajero

1064

Variabilidade espacial da profundidade de sementeira de uma cultura de milho em sementeira direta no Alentejo, Portugal

1277

Modelo de predicción de tracción para aperos de laboreo superficial

1650

Determinación de las emisiones de gases de efecto invernadero en las operaciones mecanizadas de espacios verdes deportivos mediante técnicas de Agricultura de Precisión

1902

SESIONES SECH-APH / Sessões Técnicas Específicas SECH-APH Alimentación y salud I / Alimentação e saúde I Physical-Chemical and Microbiological analysis during the process of production of Cheese

Design, Development and Testing of a Small Scale Mango Juice Extractor

Conceptual Design of a Column Dryer for Paddy Rice: Fabrication and Testing of Prototype

Contribuição para a caracterização de cultivares de arroz Carolino

Effect of drying on the total phenols content and antioxidant activity of bananas from cvs. Musa nana and Musa

392

Antioxidant activity and total anthocyanin content from the peel of red and green rose apple (Syzygium malaccensis)

722

Antioxidant activity of pulp rose apple (Syzygium malaccensis) in unripe and ripe state

751

Avaliação do efeito das condições experimentais sobre a capacidade redutora total de extratos de alface através de um desenho experimental

967

Produção e caracterização físico-química de bebidas a base de amendoim enriquecidas com polpas de goiaba e umbu

1145

Empleo de la espectroscopia VIS NIR para la identificación de trazas de cacahuete en productos alimentarios en polvo

1265

Valoración de la actividad antioxidante de verduras silvestres

1325

Secagem de farinha de sementes residuais de jaca

1692

Alimentación y salud II / Alimentação e saúde II Development of a Biological Bread

Development of a Mix Sheep and Goat Yogurt

163

Biometric characteristics of rice cultivars

174

Effect of drying on the properties of pears cv. D. Joaquina

240

Variation of physical properties of banana along drying for cvs. Musa nana and Musa cavendishii

404

Caracterización morfológica, química y nutricional comerciales de calabacín recolectadas en dos estados de madurez

variedades

1163

Evaluación nutricional y de la actividad biológica de los bulbos silvestres de Allium ampeloprasum L.

1289

XXV

Aproximación a la caracterización de compuestos funcionales en diferentes variedades de clementinas

1349

Bimi®, un nuevo híbrido de brócoli, con elevado valor nutritivo

1575

Avances en Horticultura I / Avanços em Horticultura I Characterization of garlic-associated bacteria and their role in with garlic clove rot during storage

328

Flavonóides em cebolas regionais portuguesas da Póvoa de Varzim: variações interanuais

369

Influencia del enriquecimiento carbónico y la salinidad sobre la producción de tomate cv. Delizia (híbrido RAF)

756

Respuesta del cultivo de pepino en sustrato a la relación N:K en términos de bioproductividad y eficiencia.

827

La fresa como cultivo alternativo en la provincia de Almería

832

Cobertura de solo e épocas de plantio na produção de alface americana em cultivo orgânico

961

Chemical characterization of Eryngium foetidum L. leaves in relation to the pruning of floral stalks and harvest time

1117

Melancia sem semente, uma alternativa cultural para a horticultura portuguesa

1271

The effect of shading and nitrogen fertilization on leaf yield and leaf quality of Eryngium foetidum L.

1475

Caracterização do melão 'Casca de Carvalho'

1855

Yield and quality evaluation of tomatoes produced in soil and hydroponics in Northwest Portugal

1872

Influencia de la aireación de la solución nutritiva y de la fecha de cosecha en la producción y calidad de lechuga

2023

Evaluación de la rentabilidad de diferentes sistemas de guiado de plantas para tomate en rama bajo invernadero: descuelgue tradicional; descuelgue italiano y perchas (tipo holandés)

2074

Estudio del comportamiento de diferentes portainjertos en un cultivo de sandía sin pepitas

2098

Variedades tradicionales de tomates de Canarias

2103

Avances en Horticultura II / Avanços em Horticultura II Maturação fisiológica semiárida do Brasil

sementes

abóbora

produzidas

região

Desempenho de híbridos de pimentão colorido em cultivo protegido no Vale do Ribeira, São Paulo, Brasil.

186

Evaluación de la producción de cultivo de tomate selectivo exterior en invernadero tipo raspa y amagado

sombreo

470

Influencia de los mecanismos de gobierno en el desempeño de cooperativas hortofrutícolas de comercialización

549

Análisis fitoquímico de tubérculos de chufa

692

Boas práticas agroecológicas em horticultura urbana

785

El uso de la Web 2.0 por las empresas hortofrutícolas murcianas

913

sometido

XXVI

Análisis comparado de variedades de alcachofa con diferentes técnicas de cultivo en el sureste de España

1229

Urban landscape irrigation requirements: The case study of Mirandela, Portugal

1457

Efecto de diferentes cubiertas plásticas fotoselectivas sobre la cosecha y calidad de un cultivo de tomate

1563

Efeito da esterilização do substrato inoculados com micorrizas sobre o crescimento do morangueiro

1681

Caracteres produtivos em mudas de alcachofra propagadas por semente

1697

Evaluation of drying method and length of the drying period on the physiological quality of chili pepper (Capsicum chinense jacq.) seeds

1710

Acolchado plástico en un cultivo de melón en invernadero

2046

Fertilización, Fisiología y Nutrición / Fertilização, Fisiologia e Nutrição Estimación del contenido de nitrógeno en hojas de coliflor (Brassica oleracea var. botrytis) por métodos de transmitancia y reflectancia

299

Efecto del nitrógeno disponible sobre los componentes nitrógeno en un cultivo de coliflor (Brassica oleracea var. Botrytis)

311

Efecto del brasinosteroide de síntesis DI-31 sobre la tolerancia a la salinidad de lechugas (Lactuca sativa L.)

322

Efecto del brasinosteroide de síntesis DI-31 sobre la tolerancia a la salinidad de escarolas (Cichorium endivia L.)

357

Comportamento de Crambe abyssinica Hochst em substrato com aplicação de corretivos e fertilizantes

410

Factores precosecha que afectan a la calidad del fruto de fresa: Nitrógeno y salinidad.

768

del

balance

Effect of fresh spent coffee grounds on the oxidative stress and antioxidant response in lettuce plants

1395

Influencia del vigor de la raíz sobre la resistencia a la sequía de dos variedades de patata

1430

Efecto de la reducción del aporte nitrógeno en distintos cultivares de brócoli

del

1436

Aplicación de imagen hiperespectral para observar el efecto de la salinidad en hojas de lechuga

1644

Study of the nutrient uptake on a short time basis of Nerium oleander L. along the reproductive growth.

1837

Dosis óptimas de yeso para enmendar suelos ácidos desarrollados sobre rañas y sobre pizarras

1948

APPSOIL: Una herramienta informática para la dosificación de espuma de azucarera como enmienda de suelos

2005

N mineralization from green manures: a field study

2080

nitrogenado

sobre

metabolismo

Fruticultura I / Fruticultura I Caracterización físico-química de cuatro clones españoles de membrillero cultivados en condiciones

Caracterización de zumos de granada utilizando análisis multivariante

180

Caracterización preliminar de los frutos de ocho clones de Morus sp.

352

XXVII

Agromorphological characterization of traditional Spanish fig (Ficus carica L.) cultivars

495

Efecto del sistema de cultivo, el genotipo y el estrés hídrico sobre el sabor y los compuestos bioactivos en arándano

745

Crecimiento, producción y calidad de la fruta de cuatro cultivares de ciruelo japonés (Prunus salicina Lindl.) en manejo ecológico y convencional

809

Estudio de las reservas nitrogenadas y de carbohidratos en ciruelo japonés bajo cultivo ecológico y convencional

842

Preliminary study of influence of Olive hedgerow orientation on fruit yield

1122

Efeito do substrato na taxa de enraizamento em estacas de duas cultivares de mirtilo (Vaccinium corymbosum)

1769

Aparición espontánea de triploides y producción de gametos no reducidos en el género Annona

1932

Autoincompatibilidad críptica en mango (Mangifera indica L.)

1937

Evaluación de la tolerancia a Monilia [(Monilinia laxa (Aderh et Rulh) Honey)] en cultivares de melocotonero

1984

Fruticultura-Citricultura II / Fruticultura-Citricultura II Relación entre el crecimiento vegetativo y la producción en cinco variedades de granado españolas

Cultivo de mandarino temprano bajo malla, sobre meseta y cobertura plástica del suelo

257

La acción fisiológica del ácido naftalenacético como aclarante de frutos del níspero japonés (Eriobotrya japonica)

458

En el níspero japonés (Eriobotrya japonica Lindl.) la brotación, el desarrollo vegetativo y la floración están regulados por el fruto

476

¿Están implicadas las giberelinas en el proceso de la floración de los cítricos?

483

Índice de madurez colorimétrico para los frutos de granado de la variedad población "Mollar de Elche"

680

Distribución de flavanonas y flavonas en frutos de Citrus sinensis (L) Osbeck, cv Sanguinelli

1128

Sistema de cultivo superintensivo en cítricos

1247

Respuesta agronómica al riego con agua salina de dos especies de cítricos injertadas sobre un patrón tolerante a la salinidad

1469

Emisión de compuestos volátiles durante el desarrollo del fruto de uchuva (Physalis peruviana L.)

1546

Influencia del patrón en la respuesta del limonero 'Verna' al riego deficitario controlado: Relaciones hídricas, crecimiento vegetativo, producción y calidad del fruto

1601

La autocompatibilidad en el almendro (Prunus estructura genética del alelo Sf y modificaciones de su expresión

2075

amygdalus

Batsch):

Gestión y utilización de residuos en la agricultura / Gestão e utilização de resíduos da agricultura Trituración de estructurantes para compostaje a pequeña escala: ¿una posible fuente de contaminación metales pesados en compost?

1175

Cámara de flujo variable para la determinación de emisiones de amoniaco del suelo

1187

XXVIII

Optimización del procedimiento de obtención de extractos acuosos altamente bactericidas y antioxidantes de cáscaras de frutas utilizando la metodología de superficie de respuesta

1205

Effect of fresh and composted spent coffee grounds on lettuce growth, photosynthetic pigments and mineral composition

1372

Reciclaje de residuos de la producción de guacamole mediante compostaje

1529

Efeito da adição de borra de café fresca e compostada na atividade antioxidante de alface

1581

Efecto del laboreo y de la fertilización nitrogenada sobre la volatilización de amoníaco en agroecosistemas mediterráneos de secano

1591

Produção de mudas de Eucalyptus agroindustriais e lodo de esgoto compostados

resíduos

1742

Digestión aerobia discontinua de SANDACH procedentes de granjas de ponedoras: Influencia de los ciclos de aireación

1818

Influencia de las técnicas de recogida sobre las propiedades de residuos vegetales de invernaderos para su aprovechamiento energético.

2051

Evaluación de la rentabilidad de diferentes sistemas de guiado de plantas para tomate tipo "cherry" en invernadero: descuelgue tradicional, descuelgue italiano y perchas (tipo holandés)

2062

urograndis

partir

Mejora genética / Melhoramento genético Caracterización de la composición mineral en fruto de calabacín (Cucurbita pepo)

269

Aplicación de la Espectroscopía en el Infrarrojo Cercano para la determinación de la composición mineral en fruto de calabacín

281

Puesta en valor de la berenjena de Almagro a través de la caracterización y mejora genética

602

Caracterización de la forma del fruto en una colección de berenjena mediante un programa de análisis de imagen

1014

Stevia rebaudiana, primeros ensayos de selección masal para su cultivo en condiciones del norte de España.

1105

Variabilidade morfológica de populações Ibéricas de Sanguisorba spp.

1307

Variabilidade morfológica de populações Ibéricas de Plantago lanceolata

1331

Capacidade germinativa e quebra de dormência de populações portuguesas de coentro (Coriandrum sativum)

1343

Estudio de la variabilidad genética en una muestra de palmeras datileras cultivadas de Elche mediante marcadores SSR

1587

Líneas de tomate “De la Pera” Hernández resistentes a diversas virosis

Miguel

1607

Expresión cuantitativa de genes relacionados con la ruta biosintética de carotenoides en líneas de mejora de tomate resistente a virosis

1623

Nuevas líneas de mejora de tomate Muchamiel resistentes a virus del programa de mejora genética de la EPSOC0620

1672

Variabilidad en compuestos fenólicos del residuo hidrodestilado de Thymus mastichina

2086

obtenidas

Universidad

XXIX

Producción sostenible y agricultura ecológica / Produção sustentável e agricultura biológica Evolution of phenols and antioxidant capacity during maturation of red fruits (raspberry, blackcurrant and blueberry) from biological production

Antioxidant activity of organic tomato cultivated with different nitrogen contents

222

Phenolic compounds, antioxidant capacity and physical chemicalcharacteristics of organic yam starch cv. Chinese (Colocasia esculenta)

228

Efecto del manejo ecológico y convencional sobre la producción y calidad en el tomate de industria.

883

Agricultura sostenible en la aritmética del carbono

1702

TOPPS PROWADIS: Acciones para la reducción de la contaminación de aguas por fuentes difusas. Escorrentía

1722

Sustentabilidade sócio-ambiental da horticultura protegida em Portugal

1805

Técnica de criação laboratorial de Epitrix similaris Gentner (Coleoptera: Chrysomelidae: Alticinae)

1849

Susceptibility of Cydia splendana Hübner to the entomopathogenic fungus Beauveria bassiana

1890

Eficácia de biopesticidas na proteção contra a tipula dos relvados (Tipula paludosa Meigan)

1896

Evaluación de un cultivo ecológico de pimiento en invernadero: micorrizas vs testigo

2068

Sustratos y Plantas Ornamentales / Substratos e Plantas Ornamentais Estudio de la podredumbre del cormo de azafrán (Crocus sativus L.) en Castilla LaMancha y especificidad parasitaria del agente causal

346

Influencia de la salinidad y el enriquecimiento carbónico en invernadero sobre la calidad en tomate tipo Raf (Delizia). Resultados preliminares

368

Materia orgánica carbonizada como componente de sustrato para el cultivo en contenedor

440

Evaluación de la salinidad del sustrato usando la conductividad eléctrica del medio en la producción de hortensia en maceta

614

El número de goteros por maceta afecta a la distribución de raíces y sales en el sustrato en gerbera

626

Uso de mezclas de torta de semillas y cáscaras de chañar (Geoffroea decorticans) como fertilizante orgánico para producción de tomates de invernadero

860

Comparação de dois sistemas de produção de morango, em substrato e em solo, tendo em vista a obtenção de frutos no outono

871

Estudio comparativo de sustratos orgánicos sostenibles para sistemas de naturación urbana: presentación preliminar

1259

Crecimiento y concentración de iones en los regadas con aguas salinas para su uso en jardinería

salvia

1377

arquitectura

1389

tejidos

Evaluación hídrica de cubiertas ajardinadas para su uso bioclimática en zonas mediterráneas de clima árido y semi-árido Soilless production of saffron (Crocus sativus L).

menta en

1400

XXX

Efecto del riego deficitario moderado y severo en la tasa de crecimiento, morfología radical, transpiración y relaciones hídricas en plantas de Callistemon citrinus

1446

Valorización de bagazo de maguey compostado en mezclas para sustrato de cultivo en Oaxaca (México)

1487

Transformación de subproductos forestales en medios de cultivo en Oaxaca (México)

1511

Effects of thidiazuron on morphogenesis in ornamental chili pepper

1676

Influência da utilização de diferentes substratos na propagação vegetativa de Daboecia cantabrica

1884

Producción de Lilium (híbrido asiático y oriental) en cama para flor de corte empleando sustratos sostenibles alternativos a la turba

1942

Respuesta de Melissa officinalis y Origanum majorana al Estrés Hídrico

1988

Respuesta de Tres Especies del Género Lavandula al Riego Deficitario

1993

Vid y Olivo; Modernización de la agricultura mediterránea tradicional / Vinha e Olival; Modernização da agricultura mediterrânica tradicional Aplicaciones de etefón y metil jasmonato para facilitar el desprendimiento del fruto en vides cv. Sauvignon blanc

115

Influencia del riego en las células tánicas del hollejo de Vitis vinifera L. cv. Tempranillo

139

Influencia del riego superficial por goteo sobre la Verticilosis del olivo en condiciones de ambiente natural

198

Mejora de olivo para resistencia a Verticilosis

287

Estimation and mapping transpiration with basal and stress crop coefficients derived from remote sensing and ground-based plant water stress indicator

464

Cover crop influence soil N availability, grapevine N status and grape amino acids composition in a cv. Tempranillo vineyard

821

Evaluación de la resistencia de cultivares de olivo a Verticillium dahliae en suelos infestados por el patógeno

1093

Efecto del riego deficitario durante el período de síntesis de aceite sobre la producción del olivar en seto cv. ‘Arbequina’

1463

Viabilidad de la estimación del potencial fertilizante de lodos de depuradora a partir de NIRS y evaluación de su utilidad en la gestión global de nutrientes

1540

Caracterización histológica del molestado en aceituna de mesa cv. Manzanilla de Sevilla

1597

Effect of two grapevine (Vitis vinifera L., cv Tinta Roriz) trainning systems on leaf gas exchange and water use efficiency

1686

The maturation process as a determinant factor of the antioxidant activity and phenolic composition of Cv. Cobrançosa olive fruits

1866

Diversity and distribution pattern of fungal endophytes in Olea europaea L.

1914

Characterization of the volatile fraction of olive fruits from Trás-os-Montes region: cvs. Cobrançosa, Madural and Verdeal Transmontana

1920

Efectos del déficit hídrico en pre-envero sobre la composición de vinos tintos jóvenes (Vitis vinifera L., cv. Cabernet sauvignon) en Madrid. España

1926

XXXI

Produção e decomposição de serapilheira em plantações de eucalipto e fragmentos de mata atlântica Kever. Gomes 1, Rosana. Martins2, Alessandra. Santana3, Carla. Vieira3, Aderlan. Silva3 1

Mestrando em Ciências Florestais no Departamento de Engenharia Florestal da Universidade de Brasília, UnB. Campus Darcy Ribeiro, Brasília, Distrito Federal, Brasil. keverbruno@hotmail.com 2 Professora Doutora do Departamento de Engenharia Florestal da Universidade de Brasília. Campus Darcy Ribeiro, Brasília, Distrito Federal, Brasil. 3 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Minas Gerais – Campus São João Evangelista. Avenida 1° de junho, n° 1043, centro, São João Evangelista, Minas Gerais, Brasil.

Resumo O presente trabalho teve como objetivo avaliar a produção e a taxa de decomposição de serapilheira em plantações de eucalipto e em fragmentos de Mata Atlântica, em períodos chuvoso e seco, na região de São João Evangelista, Minas Gerais. O trabalho teve duração de 11 meses. Foram utilizados no experimento 10 coletores de serapilheira confeccionados em tela plástica, com lado de 50 cm, e 70 bolsas de decomposição, sendo 5 coletores e 35 bolsas para cada área. Os coletores de serapilheira, assim como as bolsas de decomposição, foram dispostos aleatoriamente no interior da área pesquisada. Verificou-se que houve maior produção de serapilheira em fragmentos de Mata Atlântica no mês de fevereiro. Nos demais meses a maior produção ocorreu em plantações de eucalipto. Para a decomposição de serapilheira o local não interferiu na taxa de decomposição, tendo ocorrido decomposição significativa em função do tempo que as bolsas permaneceram no campo. O tempo médio estimado para a decomposição de 100% de serapilheira foi de 1398,08 dias. Palabras clave: Decomposição, eucalipto, produção, serapilheira.

Production and litter decomposition in eucalypt plantations and tropical forest fragments

Abstract

This study aimed to evaluate the production and the rate of litter decomposition in eucalypt plantations and tropical forest fragments in rainy and dry seasons in the region of São João Evangelista - MG. The work lasted 11 months and were used 10 litter collectors with sides of 50 cm – and 70 litter bags, all of them made of plastic screen. Five litter collectors were randomly placed at each area. Seven litter bags were placed nearby of each litter collector. There was a higher litter production in the forest fragment in the month of February. In the other months the litter production was higher in the eucalypts plantation. The was no difference between the rate of decomposition when comparing the two areas. The decomposition was affected by the time, only. The average time estimated for the decomposition of 100% of litter was 1398,08 days. Keywords: Decomposition, eucalypyus, production, litter.

Introdução A serapilheira é considerada todo o material de uma floresta recém-caído no solo, constituindo-se de folhas, cascas, galhos, frutos e outras partes que se decompõem liberando nutrientes no solo que consequentemente são disponibilizados para as plantas. A deposição dos nutrientes varia em função da tipologia vegetal e da condição climática. O acúmulo de serapilheira no solo é de extrema importância, pois serve para reduzir a perda de água pela transpiração e evaporação, além de reduzir a erosão. Segundo Ferreira et al. (2001), as árvores efetuam a ciclagem de nutrientes via serapilheira, como estratégia de adaptação das diferentes espécies às limitações nutricionais de cada ambiente.

Os estudos sobre a produção de serapilheira em plantios de recomposição florestal podem constituir uma ferramenta fundamental como indicadores do estádio de conservação e regeneração. O reflorestamento proporciona a formação de uma fonte constante de matéria orgânica pela deposição do material formador da serapilheira, que recicla nutriente proveniente do solo ou da atmosfera contidos nos tecidos vegetais (Costa et al., 1997). O presente trabalho teve como objetivo avaliar a produção e a taxa de decomposição de serapilheira em plantações de eucalipto e fragmentos de Mata Atlântica, em períodos chuvoso e seco.

Material e Métodos O experimento foi instalado em áreas de plantações Eucalyptus urograndis, com 4 anos de idade, e em fragmentos de Mata Atlântica localizadas no Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Minas Gerais – Campus São João Evangelista - Minas Gerais (IFMG-SJE), com Latitude 18,54º S, Longitude 42,76º W e altitude de 710 m, segundo o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE, 2008). Foram utilizados no experimento 10 coletores de serapilheira confeccionados em tela plástica com lado de 50 cm e 70 bolsas de decomposição, sendo 5 coletores e 35 bolsas para cada área. O trabalho teve duração de 11 meses, sendo analisada a produção e a decomposição de serapilheira no período chuvoso e seco. Os coletores foram dispostos aleatoriamente no interior da área pesquisada. Para a análise de produção de serapilheira, o material foi retirado dos coletores a cada dois meses e levados ao laboratório para serem secos em estufa a 70ºC até atingir peso constante. Após a secagem do material obtido em todos os coletores era realizada a pesagem em balança eletrônica com precisão de 0,01 g. A serapilheira obtida em todos os coletores foi considerada como amostra única para realização das pesagens. Foram obtidas a massa seca total produzida, a massa seca da fração ramos e da fração folhas. Para avaliar a decomposição da serapilheira, perda de massa seca, foram coletadas cinco bolsas em cada um dos meses (fevereiro, maio, junho e setembro) para cada área. Após a coleta das bolsas de decomposição a serapilheira foi seca em laboratório, como já descrito, e determinada a percentagem de massa decomposta. As bolsas retiradas do campo não retornavam para a área de decomposição, sendo eliminadas. Os dados de produção nos dois ambientes foram submetidos à análise estatística. Para comparar a produção entre os ambientes (mata e plantio de eucalipto) foi utilizado o teste t de Student ao nível de 5% de significância. Para comparar a produção entre os meses de coleta nos dois ambientes foi realizado o teste de Tukey ao nível de 5% de significância.

Resultados e Discussão A produção de serapilheira variou de acordo com a época da coleta nos dois ambientes avaliados. Já a decomposição de serapilheira foi maior quanto maior o tempo de permanência das bolsas de decomposição no campo, não havendo diferença na taxa de decomposição entre a mata e o plantio de eucalipto. A produção média estimada de serapilheira em toneladas por hectare em plantações de eucalipto foi de 0,31 t ha-1 mês-1 (3,37 t ha-1 ano-1), esse resultado apresentou-se baixo em relação ao encontrado por Turner & Lambert (1983) e Kolm e Poggiani (2003) que foi de 9,6 t ha-1 ano-1 em plantações de eucalipto, na Austrália. Isto pode ser explicado pela idade do povoamento estudado no presente trabalho (4 anos), período onde espera-se que haja competição entre copas, condicionando aumento da produção relativa do tronco, com a diminuição gradativa da produção de folhas e ramos (Reis & Barros, 1990, apud Cunha et al., 2005). A produção média de serapilheira em fragmentos de Mata Atlântica foi de 0,45 t ha -1 mês-1 (4,97 t ha-1 ano-1). Esses valores se encontram no intervalo daquele obtido em um estudo realizado em área de

transição de floresta tropical úmida e cerrado no Mato Grosso, onde Sanches et al. (2008) encontraram valores de média mensal de produção de serapilheira variando de 0,05 a 1,53 t ha -1 mês-1; e apresenta valor inferior ao encontrado por Gonçalves (2008) e Arato et al. (2003), que encontraram valores de produção de serapilheira iguais a 10190,58 Kg ha-1 ano-1 (10,19 t ha-1 ano-1) e 10165,13 Kg ha-1 ano-1 (10,16 t ha-1 ano-1), respectivamente. Isso pode ser explicado devido às duas áreas estudadas serem Florestas Estacionais Semideciduais, ou seja, possuem queda das folhas em uma determinada estação do ano. Os baixos valores na produção tanto para plantações de eucalipto como para fragmentos de Mata atlântica também podem ser explicados em decorrência do ano em estudo ter apresentado relativamente um longo período chuvoso, já que estudos comprovam que há maior produção de serapilheira na estação seca ou no final da mesma (Vital et al., 2004). A produção de serapilheira total diferiu significativamente nas áreas em estudo, sendo que dentre os meses em que foram realizados os estudos, o mês de fevereiro foi o que obteve maior produção média por coletor em fragmentos de Mata Atlântica devido ao galho encontrado; já nos demais meses a produção média por coletor foi aparentemente maior em plantações de eucalipto (Figura 1). Produção média por coletor

Massa seca total (g)

100 80 60

Eucalipto

Mata

20 0 dezembro fevereiro

maio

julho

setembro

Meses

Figura 1. Produção de serapilheira por coletor.

Para o plantio de eucalipto a maior produção de serapilheira foi observada no mês de setembro. Resultados semelhantes foram encontrados no trabalho de Poggiani (1985) e Schumacher (1992), onde observaram que em plantações de eucalipto, há uma maior produção de serapilheira durante a primavera e o verão, devido essa época apresentar-se com maior deposição, semelhante ao apresentado na Figura1. Os locais de estudo não interferiram na taxa de decomposição de serapilheira. A mesma foi afetada apenas pelo tempo em que as bolsas permaneceram no campo, sendo que a decomposição aumentou com o acréscimo do tempo de permanência das bolsas no campo. O fato de não haver diferença significativa entre a decomposição da serapilheira nos dois ambientes contradiz o trabalho de Heneghan et al. (1998) onde os autores observaram que a espécie formadora da serapilheira influencia na decomposição. Essa não interferência dos locais de estudo na taxa de decomposição contradiz alguns mitos populares sobre o eucalipto, que dizem, por exemplo, que o mesmo retém pouca umidade superficial do solo quando comparado com florestas naturais. As florestas de eucalipto, por produzirem quantidade de serapilheira próximo ou até mesmo superior às florestas naturais, conseguem proteger o solo contra o impacto da chuva, prevenindo-o contra a erosão. Assim o piso florestal segundo Novais (2009)consegue se manter úmido, favorecendo a ação de microorganismos decompositores de matéria orgânica, que se mostraram eficientes nos dois ambientes.

No mês de setembro a decomposição diferiu dos demais meses em estudo, devido ao tempo em que o material permaneceu no campo, 270 dias, com isso houve maior redução da massa da serapilheira nas bolsas de decomposição. Em estudos realizados por Vital et al. (2004), em floresta estacional semidecidual em zona ripária, observaram ser preciso 639 dias para que 95% da serapilheira se decomponha, isso pode ser explicado pelo fato de a taxa de decomposição em mata ciliar tender a ser mais rápida, pelo fato do solo ser úmido, além das condições de temperatura serem mais propícias à decomposição. No presente estudo, para ocorrer a decomposição de 95 % de serapilheira depositada seriam necessários 1313,48 dias, provavelmente devido à região onde o presente estudo foi desenvolvido ser mais seca. A decomposição da serapilheira nos dois ambientes pode ser explicada pela equação y=17,37+0,059T (R2=41,3%; r=62,3%), sendo que T representa o tempo estimado para decomposição de determinada quantidade de serapilheira (Figura 2). O tempo para que ocorra a decomposição de 100% da serapilheira foi de 1398,08 dias. Em estudo realizado por Pinto et al. (2009) em floresta estacional semidecidual em Viçosa - Minas Gerais, observaram ser preciso 914,42 dias para a serapilheira decompor-se totalmente. Comparando-se as áreas e seus respectivos valores, nota-se que em Viçosa de acordo com Castro et al. (1973) a precipitação média anual é de 1314 mm e da área do presente estudo é de 1081 mm, o que pode ter afetado na taxa de decomposição da serapilheira.

Figura 2. Serapilheira decomposta em função do tempo .

Pode-se observar que tanto em plantações de eucalipto como em fragmentos de Mata Atlântica a produção e decomposição de serapilheira foram eficientes, evidenciando que as florestas plantadas são eficazes na preservação e conservação do piso florestal.

Conclusão Verificou-se que houve maior produção de serapilheira em fragmentos de Mata Atlântica no mês de fevereiro e nos demais meses a maior produção ocorreu em plantações de eucalipto. Em relação aos períodos avaliados, no período seco houve maior produção de serapilheira, e com relação à decomposição de serapilheira, o local não interferiu na taxa de decomposição, sendo esta influenciada pelo tempo de permanência das bolsas no campo.

Agradecimentos A Fundação de Empreendimentos Científicos e Tecnológicos, Finatec, pelo suporte financeiro.

Bibliografías ARATO, H. D; MARTINS, S. V; FERRARI, S. H. Produção e decomposição de serapilheira em um sistema agroflorestal implantado para recuperação de área degradada em Viçosa – MG. Revista Árvore, Viçosa – MG, v. 27, n. 5, p. 715-721, 2003. CASTRO, P. S.; GUERRINI, I. A.; FRANKEN, W. K.; FONSECA, R. C. B. Interceptação da chuva por mata natural secundária na região de Viçosa, MG. Revista Árvore, Viçosa - MG, v. 7, n. 1, p. 7689, 1973. COSTA, G. S.; ANDRADE, A. G.; FARIA, S. M. Aporte de nutrientes pela serapilheira de Mimosa caesalpiniifolia (Sabiá) com seis anos de idade. In: SIMPÓSIO NACIONAL DE RECUPERAÇÃO DE ÁREAS DEGRADADAS, 3., 1997, Ouro Preto. Anais... Viçosa: SOBRADE/UFV, 1997. p. 344349. CUNHA, M. G.; RODRIGUES, G. C.; COSTA, S. G. Ciclagem de nutrientes em Eucalyptus grandis W. Hill ex Maiden no Norte Fluminense. Revista Árvore, Viçosa: v. 29, n. 3, 2005. FERREIRA, C. A., SILVA, H. D., ANDRADE, G. C., BELLOTE, A. F. J., MORO. L. Deposição de material orgânico e nutrientes em plantios de E. grandis em diferentes regimes de adubação. Boletim de Pesquisa Florestal, v. 43, p.75-86, 2001. GONÇALVES, M. A. M. Avaliação da serapilheira em fragmento de floresta Atlântica no Sul do estado do Espírito Santo. 2008. 83 f. Dissertação (mestrado) – Universidade Federal do Espírito Santo, Alegre – ES, 2008. HENEGHAN, L., COLEMAN, D. C.; ZOU, X.; CROSSLEY, D. A.; HINES, B. L. Soil microarthropod community structure and litter decomposition dynamics: A study of tropical and temperature sites. Applied Soil Ecology, v. 9, p. 33-38, 1998. IBGE. Cidade. On line. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Disponível em: <htpp://www. ibge. gov. br/cidadesat/topwindow.htm? 1ibgecidades:MinasGerais-SãoJoãoEvangelista-MG>. Acessado em: 23 de outubro de 2008. KOLM, L.; POGGIANI, P. Ciclagem de nutrientes em povoamentos de Eucaliptus grandis submetidos à prática de desbastes progressivos. Scientia Forestalis, Piracicaba, n. 63, p. 79-93, 2003. NOVAIS, R. F. Eucalipto, felizmente existe. Jornal SIF. Viçosa-MG. n. 82, ano.17, 2009. PINTO, S. I. C.; MARTINS, V. S.; BARROS, N. F.; DIAS, H. C. T. Ciclagem de nutrientes em dois trechos de floresta estacional semidecidual na reserva florestal mata do paraíso em Viçosa, MG, Brasil. Revista Árvore, v. 33, n. 4, 2009. POGGIANI, F. Ciclagem de nutrientes em ecossistemas de plantações de Eucalyptus e Pinus: implicações silviculturais. Piracicaba, 1985. 229p. Tese (Livre- Docência). Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, Universidade de São Paulo. Piracicaba, 1985. REIS, M. G. F.; BARROS, N. F. Ciclagem de Nutrientes em Plantios de Eucalipto. In: BARROS, N. F.; NOVAIS, R. F. (Eds.). Relação solo-eucalipto. Viçosa: Folha de Viçosa, p. 265-302, 1990.

SANCHES, L.; VALENTINI, C. M. A.; BIUDES, M. S.; NOGUEIRA, J. S. Dinâmica sazonal da produção e decomposição de serrapilheira em floresta tropical de transição. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, Campina Grande, PB, v. 13, n. 2, p.183-189, 2008. SCHUMACHER. M. V. Aspectos da ciclagem de nutrientes e do microclima em talhões de Eucalyptus camadulensis Dehnh, Eucalyptus grandis Hill ex Maiden e Eucalyptus torelliana F. Muell. 1992. 87f. Dissertação (Mestrado em Ciências/Ciências Florestais). Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, Universidade de São Paulo. Piracicaba, 1992. TURNER, J.; LAMBERT, M. J. Nutrient cycling within a 27-years-old Eucalyptus grandis plantation in New South Wales. Forest ecology and management, v. 6, n. 2, p.155-168, 1983. Vital, A. R. T.; GUERRINI, I. A.; FRANKEN, W. K.; FONSECA, R. C. B. Produção de serrapilheira e ciclagem de nutrientes de uma floresta estacional semidecidual em zona ripária. Revista Árvore, Viçosa- MG, v. 28, n. 6,p. 793-800, 2004.

Determinación del contenido de almidón en liofilizado de patata por tecnología NIRS C. Jarén1, A. López1, S. Arazuri1, J. I. Ruiz de Galarreta2, P. Riga3 y R. López2 1

Universidad Pública de Navarra, Campus de Arrosadía, 31006, Pamplona, cjaren@unavarra.es 2

Instituto Vasco de Investigación y Desarrollo Agrario, Arkaute, Vitoria-Gasteiz 3

Instituto Vasco de Investigación y Desarrollo Agrario, Derio, Vizcaya

Resumen El almidón es el principal carbohidrato presente en patata (Solanum tuberosum L.). Representa el 75% de la materia seca de la patata. El contenido de almidón en estos tubérculos se considera de suma importancia dado que la calidad final del producto alimenticio se encuentra directamente relacionada con dicho compuesto. Su importancia deriva en que es una de las fuentes de carbohidratos en la alimentación humana. El contenido de almidón en patata tradicionalmente se ha determinado mediante análisis químicos laboriosos y costosos en cuanto a tiempo y dinero. Sin embargo, en los últimos años las tecnologías de infrarrojo cercano (NIRS) se han convertido en una poderosa herramienta en la predicción de diferentes constituyentes presentes en plantas. Las técnicas NIRS son rápidas, fiables y fáciles de usar, además de no resultar contaminantes al no generar residuos con su empleo. Varios autores han investigado la determinación de almidón en muestras de patata, sin embargo, la literatura concerniente al empleo de muestras liofilizadas es escasa. El objetivo del presente trabajo consiste en predecir el contenido de almidón en muestras de liofilizado de patata mediante tecnologías NIRS. Para el desarrollo de éste se han empleado 135 muestras de liofilizado de patata correspondientes a 135 variedades. El liofilizado de las muestras así como la determinación química del contenido de almidón se llevó a cabo en el Instituto Vasco de Investigación y Desarrollo Agrario (NEIKER Tecnalia). Para la obtención de los espectros se utilizó un espectrofotómetro NIR Luminar 5030 de Brimrose con tecnología AOTF. Se tomaron dos espectros por muestra en el rango espectral 1100-2300 nm. Los datos fueron analizados con el software Unscrambler versión 8.0.5 con el objetivo de encontrar un modelo que permitiera predecir el contenido de almidón de las muestras. Los distintos modelos obtenidos nos han permitido predecir con unos coeficientes de correlación r que van desde el 0,78 hasta el 0,86. Palabras clave: Solanum tuberosum, modelos, predicción, espectroscopia, infrarrojo cercano.

Starch content determination of lyophilized of potatoes by using NIRS Abstract Starch is the main carbohydrate present in potatoes (Solanum tuberosum L.). It represents the 75% of the dry matter content of these tubers. Starch content in potatoes is considered of great importance since their final quality is directly related to that compound. Its importance derives from the fact of being one of the sources of carbohydrates in the human diet. Traditionally starch content in potato has been determined by chemical analyses which are laborious and time consuming. However, near infrared spectroscopy (NIRS) technologies have become a powerful tool in the prediction and estimation of the different constituents of the plants over the last years. NIRS is a fast and reliable technique easy to use and non-contaminant as it does not generate residues with its use. Some authors have studied the determination of starch content in potato samples; however, literature concerning the use of lyophilised samples is scarce. The objective of the present work is to predict the starch content of lyophilised samples of potato by NIRS. 135 samples were used in this study corresponding to 135 different varieties of potatoes. Chemical analyses to determine starch content and the lyophilised of the samples were carried out at the Basque Institute for Agricultural Research and Development (NEIKER Tecnalia). NIR spectral data were

collected using a Luminar 5030 Miniature "Hand held" AOTF-NIR (Acousto-Optic Tunable Filter-Near Infrared) Analyser (Brimrose Corporation of America) in the reflectance mode. Each sample was scanned twice and a spectral range of 1100-2300 nm was used. Spectral data were analysed using Unscramble software version 8.0.5 with the aim of developing a calibration model able to estimate the starch content of the samples. As a result, the correlation coefficients r obtained ranged from 0.78 to 0.86. Keywords: Solanum tuberosum, models, prediction, spectroscopy, near-infrared.

Introducción El almidón es el principal carbohidrato presente en patata (Solanum tuberosum L.). Representa aproximadamente el 75% de la materia seca de la patata (FAO, 2008). El contenido de almidón en estos tubérculos se considera de suma importancia dado que la calidad final del producto alimenticio se encuentra directamente relacionada con dicho compuesto (Haase, 2003). El contenido de almidón en patata tradicionalmente se ha determinado mediante análisis químicos laboriosos y costosos en cuanto a tiempo y dinero. Sin embargo, en los últimos años las tecnologías de infrarrojo cercano (NIRS) se han convertido en una poderosa herramienta en la predicción de diferentes constituyentes presentes en plantas, así como dentro de la industria de ensayos de materias primas (Arias, 2013). Esta técnica se emplea desde la década de los 60 en la industria alimenticia, farmacéutica, y petroquímica, como alternativa a los métodos químicos y químico-biológicos tradicionales (Cozzolino, 1998; Norris, 1976). Se trata de una técnica rápida, no destructiva ni contaminante, y de gran exactitud siempre que se sigan los procedimientos adecuados para crear las ecuaciones de calibración (Alomar, 1998). Estudia la interacción entre la radiación electromagnética y la materia. Comprende la región del espectro entre 780 y 2500 nanómetros (nm), que se encuentra entre la región visible y el infrarrojo medio (MIR). Esta región se caracteriza por presentar sobretonos y combinaciones de bandas de las principales vibraciones que tienen lugar en el MIR (Givens y Deaville, 1999). La técnica NIRS consiste en la radiación de una muestra con una o más longitudes de onda entre 780 y 2500 nm. Dicha radiación penetra en la muestra donde una parte se transmite a través de la misma y el resto es absorbida. Esta absorción de energía provoca diferentes vibraciones entre los enlaces C-H, O-H y N-H presentes en la muestra, componentes principales de la estructura básica de las sustancias orgánicas, (Givens y Deaville, 1999), produciéndose un espectro que depende de la composición de la muestra. La interacción de la energía con la materia sigue la ley de Lambert-Beer, la cual establece que la absorbancia a cualquier longitud de onda es proporcional al número o concentración de las moléculas absorbentes presentes en el camino recorrido por la radiación (Alomar, 1998; Cozzolino, 1998; Murray, 1993). Por tanto, para un material de naturaleza química heterogénea, el espectro obtenido es la combinación de bandas sobrepuestas o muy cercanas, que a veces se confunden en una línea suavizada, en la que se hallan picos, valles y curvaturas (Alomar, 1998; Deaville, 2000). Para el desarrollo de calibraciones NIRS es necesario relacionar la información espectral (óptica) mediante un algoritmo con la información de la composición físico-química de la muestra (método de referencia) a través de la aplicación de modelos estadísticos como puedan ser la regresión lineal múltiple, los componentes principales y los cuadrados mínimos parciales (Cozzolino, 2002). La aplicación de la tecnología NIRS en patata engloba tanto ensayos cuantitativos para la predicción de los diferentes componentes como ensayos cualitativos de las muestras para clasificaciones según origen, variedad, etc. La predicción de componentes de patata por NIR es una técnica habitual en la actualidad (López, 2013). Varios autores han investigado la forma de predecir el contenido de almidón en patata, sin embargo, su aplicación en muestras liofilizadas no está muy difundida en la actualidad. Dado que el almidón en patatas en forma cruda no puede ser digerido por los humanos, el consumo de éstas suele ser bien mediante cocción, fritura o asado (FAO, 2008).

En este ensayo hemos trabajado con muestras liofilizadas con el objetivo de predecir el contenido de almidón en dichas muestras de patata mediante tecnología NIRS.

Material y Métodos Para este estudio se emplearon un total de 135 muestras de liofilizado de patata (n= 135) correspondientes a 135 variedades diferentes obtenidas de la campaña 2011. Dichas muestras fueron suministradas por el Instituto Vasco de Investigación y Desarrollo Agrario (NeikerTecnalia) donde también se realizó su liofilizado así como la determinación de almidón. Para el liofilizado de las muestras, los tubérculos fueron cortados longitudinalmente para obtener muestras representativas de los diferentes tejidos. Fragmentos de entre 5 y 8 tubérculos diferentes fueron posteriormente liofilizados en un liofilizador Alpha d1-4 (CHRIST, Alemania) hasta alcanzar los 250g de peso fresco. Las condiciones de liofilización se ajustaron a -50 ºC y una presión de 0 atm, hasta que las muestras perdieron todo su contenido de agua. A continuación se trituraron con nitrógeno líquido hasta conseguir un fino polvo y se almacenaron a -20 ºC hasta su utilización. El contenido de almidón se determinó mediante su relación con materia seca y densidad relativa. Se utilizó el método del peso en el aire y en el agua de al menos 1 kg de tubérculos, determinando la densidad mediante la siguiente relación (Ecuación 1): (1)

Siendo P.P. aire el peso de los tubérculos en el aire; P.C. aire el peso de la cesta en el aire; P.P. agua el peso de los tubérculos en el agua y P.C. agua el peso de la cesta en el agua. La composición en almidón de los tubérculos se calculó por la medida de la densidad, según la siguiente relación (Ecuación 2): (2) Algunas de las variedades utilizadas en este ensayo han sido desarrolladas por el propio instituto. Además, muchas de ellas se encuentran actualmente dentro de programas de mejora genética y otras son clones derivados de estos programas. El rango de muestras empleado comprende variedades tanto de piel amarilla, como roja y morada. La toma de datos espectrales se realizó con un espectrofotómetro NIR Luminar 5030 de la empresa Brimrose con tecnología AOTF en modo reflectancia. Se tomaron dos espectros por muestra en el rango espectral de 1100 a 2300 nm a intervalos de 2 nm (601 datos por muestra). Cada espectro obtenido es la media de 50 tomas. Para el análisis de los datos se utilizó la media de los dos espectros registrados. De los resultados promedio registrados para cada muestra de liofilizado de patata, 2/3 fueron destinada a la creación de un modelo matemático de calibración (ncal=90) y las medidas restantes se utilizaron para la validación de dicho modelo (nval=45). El procesado de los espectros se llevó a cabo mediante el software quimiométrico Unscrambler versión 8.0.5. Para este ensayo se tomaron los valores de almidón obtenidos como las variables de referencia y los valores de reflectancia obtenidos en el ensayo como valores de predicción; de esta manera se plantearon los distintos modelos de regresión. Se realizó una Regresión Parcial por Mínimos Cuadrados (PLS) tanto a los datos en bruto como a la primera y segunda derivada de éstos para evitar la dispersión. La ecuación de regresión es el ejemplo de valor teórico más ampliamente reconocido entre todas las técnicas multivariantes y puede tener la forma de la Ecuación 3: ⋯

(3)

En cada modelo realizado con el programa se identifican los siguientes parámetros: Correlación (r): coeficiente de correlación, grado de la relación lineal existente entre dos variables. Puede tomar valores entre -1 y +1. Valores positivos indican relación directa y valores negativos indican relación indirecta. El valor 0 indica que las variables son independientes, el valor |1| indica una dependencia total entre las dos variables.

Elementos (N): número de datos utilizados.

SEC/SEP: error estándar de calibración/ error estándar de predicción.

El modelo de calibración será más preciso cuando el valor de la pendiente de regresión se acerque a 1; el punto donde la recta corta al eje de ordenadas se acerque a 0; la correlación y R 2 se acerquen a │1│y SEC y SEP se anulen.

Resultados y Discusión A continuación se muestran los espectros de reflectancia de las 135 muestras (Figuras1a, 1b, 1c). La abscisa de la Figura 1(a, b, c) representa las longitudes de onda, desde 1100 a 2300 nm, y la ordenada muestra la reflectancia espectral.

Figura 1(a). Espectros de reflectancia de las diferentes muestras de liofilizado de

Figura 1(b). Primera derivada de los espectros de reflectancia de las muestras

En la tabla 1 se muestra el rango, la media y desviación típica del contenido medio de almidón de las diferentes muestras utilizadas para el desarrollo de las calibraciones NIRS. Tabla 1. Rango, media y desviación típica del contenido de almidón de las muestras analizadas

Figura 1(c). Segunda derivada de los espectros de reflectancia de las muestras

Almidón

Rango (%)

Media (%)

Desviación típica (%)

135

51,00-72,83

63,41

±4,42

Figura 2. Rectas de regresión de la calibración y validación cruzada del contenido de almidón.

Figura 3. Validación externa

El coeficiente de determinación (R2) entre los datos espectrales y el contenido de almidón en liofilizado de patata fue de 0,665, con un error estándar de calibración (SEC) de 2,488 y un error estándar de predicción (SEP) de 2,956 inferior en ambos casos a la propia desviación típica de la muestra estudiada. La figura 2 muestra los resultados de calibración y validación cruzada o “cross-validation”. El número de factores utilizados en el modelo de calibración fue 11. En la figura 3 se representan los resultados obtenidos para la validación externa del modelo. El R2 obtenido fue de 0,362 con un SEP de 4,036. En cuanto a los modelos obtenidos con la primera derivada de los datos y utilizando 7 factores, se obtuvo un coeficiente de determinación de 0,682, con un SEC de 2,204 y un SEP de 2,617 nuevamente inferiores en ambos casos a la propia desviación típica de la muestra estudiada. La figura 4 muestra los resultados de calibración y validación cruzada respectivamente. En la figura 5 se muestra la validación externa obtenida con la primera derivada de los datos. El resultado es un coeficiente de determinación de 0,517, superior al obtenido con los datos en bruto y un SEP inferior al caso anterior (SEP: 3,550).

Figura 4. Calibración y validación cruzada con la primera derivada de los datos.

Figura 5. Validación externa de la primera derivada de los datos.

Por último se realizó un último modelo empleando la segunda derivada de los datos. En éste, el coeficiente de determinación obtenido fue considerablemente superior a los dos casos anteriores (R2: 0,797) con un SEC bastante más inferior de 1,712 empleando 7 factores. Para la validación cruzada, el coeficiente de determinación obtenido fue de 0,578 con un SEP de 1,496. El coeficiente de determinación obtenido en la validación externa del modelo fue de 0,485, ligeramente inferior al obtenido con la primera derivada de los datos y un SEP de 3,520 (Figura 7).

Figura 6. Calibración y validación cruzada de la segunda derivada de los datos.

Figura 7. Validación externa de la segunda derivada de los datos

Conclusiones Los resultados de este estudio indican que es posible predecir de forma aceptable el contenido de almidón en muestras liofilizadas de patata mediante una técnica rápida y no destructiva. El modelo más robusto se ha obtenido para la segunda derivada de los datos, con un coeficiente de determinación de 0,797 y un SEP bastante inferior al resto de 1,712. Sin embargo, al realizar la validación externa, los mejores datos se obtienen con la primera derivada de los datos. Este estudio abre líneas de investigación futuras con la incorporación de más muestras que permitan obtener modelos de mayor robustez.

Agradecimientos Nos gustaría agradecer al Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria por la financiación del Proyecto Mejora Genética de la patata: caracterización del material por tecnología NIRS (RTA 2011-00018-C03-03). Asimismo, a la Universidad Pública de Navarra por la concesión de una ayuda predoctoral de investigación.

Bibliografía Alomar, D. F., Rita. (1998). Fundamentos de la espectroscopia de reflectancia en el infrarojo cercano (NIRS) como metodo de analisis de forrajes. Agro Sur 26, 88-104. Arias, N., Arazuri, Silvia., Jarén, Carmen. (2013). Ability of NIRS technology to determine pesticides in liquid samples at maximum residue levels. Pest Management Science 69, 471-477. Cozzolino, D. (1998). "Aplicación de la tecnología del NIRS para el análisis de calidad de los productos agrícolas," Hemisferio Sur, Montevideo. Cozzolino, D. (2002). Uso de la espectroscopía de reflectancia en el infrarrojo cercano (NIRS) en el análisis de alimentos para animals. Agrociencia 6, 25-36. Deaville, E. R., Flinn, P. C. (2000). Near infrared (NIR) spectroscopy: an alternative approach for the estimation of forage quality and voluntary intake. In "Forage Evaluation in Ruminant Nutrition" pp. 301-320. CABI Publishing, New York. FAO (2008). Potatoes, nutrition and diet. 2013. http://www.potato2008.org/en/potato/factsheets.html Givens, D. I., and Deaville, E. R. (1999). The current and future role of near infrared reflectance spectroscopy in animal nutrition: a review. Australian Journal of Agricultural Research 50, 1131-1145. Haase, N. (2003). Estimation of dry matter and starch concentration in potatoes by determination of under-water weight and near infrared spectroscopy. Potato Research 46, 117-127. López, A., Jarén, C., Arazuri, S., Mangado, J., Ruiz de Galarreta, J. I., Riga, P. (2013). Influence of different pretreatments in the classification of potato varieties by NIRS. . In "NIR 2013 - 16th International Conference on Near Infrared Spectroscopy", La Grande-Motte. Murray, I. (1993). "Forage Analysis by Near Infra-Red Reflectance Spectroscopy," Second/Ed. The British Grassland Society, United Kingdom. Norris, K. H., Barnes, R. F., Moore, J.E., Shenk, J.S. (1976). Predicting Forage Quality by Infrared Replectance Spectroscopy. Journal of Animal Science 43, 889-897.

Maturação fisiológica de sementes de abóbora produzidas na região semiárida do Brasil A. Figueiredo Neto1, F.A.C. Almeida 2, B.F. Dantas3, R.M.C. Figueiredo 3 1

Eng. Agrônomo, Prof. D.Sc. Dep. de Eng. Agrícola, Universidade Federal do Vale do São Francisco (UNIVASF), Av. Antonio Carlos Magalhães, 510, Country Club, CEP. 48902-300, Juazeiro – BA, e-mail: acaciofneto@yahoo.com.br 2 Eng. Agrônomo, D.S., Professor Adjunto, Dep. de Eng. Agrícola, UFCG, Campina Grande –PB, Brasil. 3 Pesquisadora da Embrapa Semiárido, Petrolina - PE, Brasil.

Resumo Objetivou-se com esse trabalho avaliar a qualidade fisiológica das sementes de abóbora cultivar Jacarezinho nas condições do Vale do São Francisco durante o processo de maturação. O cultivo desta cucurbitácea foi realizado no campus experimental de hortaliças da Universidade Estadual da Bahia, em Juazeiro, região Nordeste do Brasil, no período de dezembro de 2010 a março de 2011. As sementes foram colhidas de frutos em intervalos regulares, do 15º dia até 60º dia após a antese (DAA), cujo trabalho foi instalado em delineamento experimental inteiramente casualizado, com seis tratamentos (15, 25, 30, 40, 50 e 60 DAA) e quatro repetições. Para cada época, os frutos foram avaliados visualmente e determinado o peso médio e, as sementes extraídas dos frutos foram avaliadas pelos seguintes testes e/ou determinações: grau de umidade, massa da matéria seca das sementes, germinação, condutividade elétrica, emergência de plântulas em campo e índice de velocidade de emergência. As sementes atingiram a maturidade fisiológica aos 50 dias após a antese, embora a melhor época para realizar a colheita de frutos desta cultivar na região semiárida seja no período de 50 a 60 dias, quando as sementes se encontram com menor grau de umidade. Palavras chave: qualidade fisiológica, germinação, colheita

Physiological maturity of pumpkin seeds produced in the region semiarid of Brazil Abstract The objective of this study was to evaluate the physical and physiological changes of pumpkin seeds to grow ‘Jacarezinho’ conditions of the San Francisco River Valley during the maturation process. The cultivation was carried out in this cucurbit vegetables experimental campus State University of Bahia, Juazeiro city, in the period from December 2010 to March 2011. Seeds were harvested fruit at regular intervals, from 15 to 60 days after anthesis (DAA), whose work was installed in a randomized desing with six treatments (15, 25, 30, 40, 50 and 60 DAA) and four repetitions. For each, season, fruit were assessed visually and determined the average weight, and the seeds extracted from fruits were evaluated for the following tests and/or regulations: water content, dry matter of seeds, germination, electrical conductivity, emergency and seedling, emergence speed index. The seeds reached physiological maturity to 50 days after physiological, although the best time to begin the harvest fruit of this cultivar in the region is semiarid in the period from 50 to 60 days, when the seeds are less water content. Keywords: physiological quality, germination, harvest

Introdução e/ou Justificativa No processo de produção de sementes, especialmente de oleráceas é importante que as mesmas atinjam a máxima qualidade, uma vez que algumas dessas espécies são comercializadas por unidade devido ao elevado valor comercial. Assim, assumem grande importância não apenas a determinação dos melhores procedimentos de colheita das sementes, mas também condições de armazenamento que permitam conservá-las e comercializá-las por um período de tempo mais longo.

A colheita de frutos para fins de extração das sementes em cucurbitáceas é realizada normalmente quando os mesmos estão maduros, com mudança na cor da casca e da polpa, porém pode ser antecipada para antes do completo amadurecimento, seguido de armazenamento pós-colheita (Bisognin et al., 1999). Assim sendo é de fundamental importância a determinação do ponto ideal de colheita dos frutos combinado ao armazenamento pós-colheita para obtenção de sementes de alta qualidade fisiológica. O armazenamento pós-colheita dos frutos está relacionado ao fato de que as sementes continuam seu desenvolvimento, caso não o tenham completado no campo, chegando a atingir níveis máximos de germinação e vigor (Marrocos et al., 2011). Para as cucurbitáceas, a dificuldade está em identificar a época em que suas sementes atingem o ponto de máxima qualidade fisiológica, pois para essa família o processo de maturação das mesmas continua após a colheita dos frutos, atingindo níveis máximos de germinação e vigor após serem submetidas a um período de repouso, o qual varia entre as diferentes espécies (Vidigal et al., 2006; Dias et al., 2006). Diante do exposto objetivou-se determinar a maturidade fisiológica de sementes de abóbora, cultivar Jacarezinho, produzida nas condições do Vale do São Francisco. Material e Métodos O experimento foi conduzido no campo experimental de hortaliças do Departamento de Tecnologia e Ciências Sociais (DTCS) da Universidade do Estado da Bahia (UNEB), situada no município de Juazeiro - BA aos 09° 24’ de latitude e 40° 30’ de longitude WGr, altitude de 368 m, cujo clima da região é semi árido segundo a classificação de Koppen; os dados meteorológicos da área, coletados no período de condução dos experimentos encontram-se na Tabela 1. Tabela 1. Dados meteorológicos da área de estudo durante a condução do experimento

Anos

Meses

UR média (%)

Temperatura (°C)

Precipitação (mm)

2010

Dezembro

60,3

27,2

197,3

2011

Janeiro

59,0

27,1

54,6

2011

Fevereiro

58,3

27,5

47,8

2011

Março

69,7

26,8

142,0

O cultivo foi realizado durante o período de dezembro 2010 a março de 2011 em solo classificado como Vertissolo. Na área experimental foram coletadas amostras de solo, cuja análise química indicou os seguintes resultados: pH (água) = 6,5; P = 69,64 mg dm ; K = 0,34 cmolc dm ; Ca = 6,4 cmolc dm , Na = 0,06 cmolc dm e Mg = 1,1 cmolc dm . -3

-3

O ciclo da cultura foi diariamente acompanhado para os registros de desenvolvimento vegetativo (Figura 1) sempre no horário da manhã, as flores foram etiquetadas com fitas

coloridas no dia de sua antese e, as colheitas dos frutos foram realizadas nos períodos de 15, 25, 30, 40, 50 e 60 dias após a antese.

Figura 1. Ciclo vegetativo da abóbora para as condições do Vale do São Francisco, Juazeiro – BA, Brasil

Após a colheita os frutos foram levados ao Laboratório de Análise de Sementes da EMBRAPA Semiárido e deixados em repouso por 10, 20 e 30 dias a temperatura ambiente (em torno de 28 °C). Após esse período uma parte das sementes foi extraída e, em seguida foi determinado o grau de umidade e a massa seca, enquanto a parte restante foi lavada e submetida a assepsia com solução de hipocloreto de sódio a 1% durante três minutos, para eliminação de contaminantes e, posta para secar a temperatura ambiente (27-30 °C) no laboratório por 12 horas (Kikuti, 2005) para determinação da qualidade pelos seguintes testes e/ou determinações: grau de umidade, peso da matéria seca das sementes, germinação, emergência de plântulas em areia, índice de velocidade de emergência de plântulas e condutividade elétrica. Procedimento estatístico: o delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, com seis tratamentos (15, 25, 30, 40, 50 e 60 dias após a antese), em quatro repetições. Todas as variáveis analisadas foram submetidas à análise de regressão, sendo o ajustes das curvas em função da idade dos frutos com auxílio do software Sisvar (2000). Resultados e Discussão A massa média dos frutos variou de 875,02 g aos 15 dias após a antese a 2175,27 g aos 60 dias, ou seja, aumentou gradativamente ao longo de todo o período de desenvolvimento dos frutos (Figura 2A). Na fase inicial de crescimento dos frutos, o acúmulo de massa seca foi pequeno, tendo se intensificado a partir dos 30 dias, período em que ocorreu um incremento médio de 82%, contrariamente ao período final, em que houve um menor acúmulo de massa seca nos frutos, com incremento médio de 17%. Conforme Medeiros et al. (2010), a fase de crescimento acelerado corresponde ao estádio no qual predomina a expansão celular e daí o estádio de amadurecimento. Comportamento semelhante foi observado em outras cucurbitáceas como abóbora (Medeiros, 2006; Vidigal et al., 2007), melancia (Grangeiro et al., 2005) e melão (Villanueva et al., 2000; Giehl et al., 2008).

y = -0,2765x2 + 46,293x + 320,3 R = 0,9427**

Massa seca de sementes (g 30-1)

Massa de frutos (g)

Idade dos frutos (dias)

y = 0,0152x2 - 2,3409x + 121,46 R = 0,9811**

B -1 -1 Condutividade elétrica (uScm g )

Grau de umidade (%)

y = -0,0007x2 + 0,1157x - 1,0548 R = 0,9854**

Idade dos frutos (dias) y = 0,064x2 - 7,0844x + 233,13 R = 0,9512**

Idade dos frutos (dias)

Figura 2. Massa dos frutos (A), massa seca (B), grau de umidade (C) e condutividade elétrica (D) das sementes de abóbora em diferentes períodos de maturação.

A umidade das sementes contidas em frutos recém colhidos decresceu á medida que aumentou a idade dos mesmos, cujo decréscimo foi verificado nas sementes provenientes de frutos com até 60 dias (Figura 2C) e foi contínuo durante todo o período analisado, sendo que aos 15 dias as sementes se encontravam com grau de umidade médio de 92,08% e, aos 60 dias decresceu para 33,79%. A condutividade elétrica variou em média de 139,45 μS cm-1 g-1 em sementes com 15 dias a 33,79 μS cm-1 g-1 naquela com 60 dias, tendo permanecido decrescente, embora com menor intensidade a partir dos 30 dias, indicando haver uma organização e maior integridade das membranas celulares por ocasião da colheita dos frutos (Figura 2D). Em pepino, Nakada et al. (2008) obtiveram resultados semelhantes em sementes colhidas aos 30 dias, cujos valores foram de 71 e 16 μS cm-1 g-1 aos 55 dias. As sementes dos frutos colhidos e não armazenados com idade de 15, 25 e 30 dias não germinaram, o que ocorreu somente a partir dos 50 e 60 dias, atingindo valores de 37 e 47%, respectivamente (Figura 3). Esses resultados corroboram com aqueles obtidos por Araújo et al. (1982), Nerson & Paris (1988), Costa et al. (2006) e Marrocos et al. (2011), que recomendaram a colheita de frutos de cucurbitáceas a partir dos 50 dias após a antese, sendo 60 dias a melhor época de colheita para produção de sementes.

Figura 3. Porcentagem de germinaĂ§ĂŁo das sementes (G%) e de emergĂŞncia de plĂ˘ntulas de abĂłbora (EA%) em funĂ§ĂŁo da idade dos frutos, sem (A) e com armazenamento dos frutos durante 10 (B), 20 (C) e 30 dias (D) determinadas entre em laboratĂłrio (G%) e entre areia em casa de vegetaĂ§ĂŁo (EA%).

Embora as sementes de abĂłbora em estudo tenham requerido perĂodo de 30 a 50 dias para alcanĂ§arem a mĂĄxima massa seca, o potencial mĂĄximo de germinaĂ§ĂŁo nĂŁo ocorreu antes do perĂodo de 50 a 60 dias, contados a partir da abertura das flores (antese), incluindo o tempo de armazenamento dos frutos (Figuras 3A, B, C, D). Ainda vale ressaltar que mesmo as sementes oriundas de frutos colhidos aos 60 dias apĂłs a antese necessitaram de 30 dias de armazenamento para atingirem nĂveis satisfatĂłrios de germinaĂ§ĂŁo e vigor (Figura 3D). Igualmente para este tempo de armazenamento dos frutos apĂłs a colheita com idade de 40 dias a germinaĂ§ĂŁo foi de apenas 34%, resultado ainda bem inferior ao desejado quando comparado com a mĂĄxima germinaĂ§ĂŁo obtida de 76%. ConclusĂľes Frutos destinados Ă obtenĂ§ĂŁo de semente de abĂłbora, cv. Jacarezinho de considerĂĄvel qualidade fisiolĂłgica sĂŁo colhidos a partir de 60 dias apĂłs a antese; As sementes de abĂłbora atingem a maturidade fisiolĂłgica no perĂodo entre 50 e 60 dias; O armazenamento dos frutos de abĂłbora por 30 dias apĂłs a colheita ĂŠ o mais recomendĂĄvel para assegurar a qualidade fisiolĂłgica das sementes. Agradecimentos Agradecer ao Conselho Nacional de Pesquisa (CNPq) pelo apoio ao projeto de Tecnologia PĂłsColheita de HortaliĂ§as Produzidas na RegiĂŁo SemiĂĄrida do Brasil.

Bibliografía Bisognin, D.A., Menezes, N.L.; Centenaro, R.; Albini, A.M. (1999). Influência da época de extração na qualidade fisiológica de sementes de porongo. Ciência Rural, 29, p.7-12. Costa, C.J., Carmona, R.; Nascimento, W.M. (2006). Idade e tempo de armazenamento de frutos e qualidade fisiológica de sementes de abóbora híbrida. Revista Brasileira de Sementes, 28, 127-132. Dias, D.C.F.S., Ribeiro, F.P.; Dias, L.A.S.; Silva, D.J.H.; Vidigal, D.S. (2006). Maturação de sementes de tomate em função da ordem de frutificação na planta. Revista Ceres, 53, 446-456. Grangeiro, L.C., Mendes, A.M.S., Negreiros, M.Z., Souza, J.O., Azevêdo, P.E. (2005). Acúmulo e exportação de nutrientes pela cultivar de melancia Mickylee. Revista Caatinga, 18, 73-81. Giehl, R.F.H.; Fagan, E.B.; Eisermann, A.C.; Brackmann, A.; Medeiros, S.P.; Manfron, P.A. (2008). Crescimento e mudanças físico-químcias durante a maturação de frutos de meloeiro (Cucumis melo var. cantalupensis Naud.) híbrido Torreon. Ciência e Agrotecnologia, 32, 371-377. Kikuti, A.L.P., Menten, J.O.M., Morais, M.H.D., Oliveira, S.R.S. (2005). Interferência da assepsia em sementes de pimentão submetidas ao teste de envelhecimento acelerado. Revista Brasileira de Sementes, 27, 4449. Marrocos, S.T.P., Medeiros, M.A.; Granjeiro, L.C.; Torres, S.B.; Lucena, R.R.M. (2011). Maturação de sementes de abobrinha Menina Brasileira. Revista Brasileira de Sementes, 33, 272-278. Medeiros, M.A.; Grangeiro, L.C.; Torres, S.B.; Freitas, A.V.L. (2010). Maturação fisiológica de sementes de maxixe (Cucumis anguria L.). Revista Brasileira de Sementes, v.32, n.3, p.17-24. Nakada, P.G., Oliveira, J.A., Gomes, L.A.A.; Melo, L.C.; Silva, A.A. (2008). Estádios de maturação e secagem na qualidade fisiológica de sementes de pepino. In: Congresso Brasileiro de Olericultura, 48, Maringá. Resumos. Maringá: ABH, 2064-2070. Nerso, H.; Paris, H.S. (1988). Effects of fruit age, fermentation and storage on germination of cucurbit seeds. Scientia Horticulturae, 35, 15-26. Vidigal, D.S., Dias, D.C.F.S., Naveira, D.S.P.C.; Rocha, F.B.; Bhering, M.C. (2006). Qualidade fisiológica de sementes de tomate em função da idade e do armazenamento pós-colheita dos frutos. Revista Brasileira de Sementes, 28, 87-93. Vidigal, S.M.; Pacheco, D.D.; Facion, C.E. (2007). Crescimento e acúmulo de nutrientes pela abóbora híbrida tipo Tetsukabuto. Horticultura Brasileira, 25, 375-380. Villanueva, M.J., Tenorio, M.D., Esteban, M.A., Mendoza, M.C. (2000). Compositional changes during ripenging of two cultivars of muskmelon fruits. Food Chemistry, 87, 179-185.

Análise físico-química e microbiológica durante o processo de produção de queijo F. A. Pereira 1 y R. P. F. Guiné1,2 1

Dep. Indústrias Alimentares – Escola Superior Agrária de Viseu, Quinta da Alagoa, Estrada de Nelas, Ranhados, 3500-606 Viseu, Portugal. e-mail: raquelguine@esav.ipv.pt 2 CI&DETS – Instituto Politécnico de Viseu, Viseu, Portugal.

Resumo Este trabalho pretende estudar a linha de produção de diferentes queijos: queijo curado de vaca, queijo curado meio gordo e queijo de mistura (leites de vaca e ovelha). Da comparação da composição e das propriedades do leite cru de vaca e ovelha, tanto ao nível físico-químico como microbiológico, é evidente a riqueza do leite de ovelha comparativamente ao leite de vaca, particularmente no que respeita ao nível de proteínas, lactose e cálcio. Do trabalho realizado é possível retirar algumas conclusões importantes, nomeadamente que toda a matériaprima está apta para transformação quer a nível físico-químico quer microbiológico; que os tratamentos térmicos, termização e pasteurização contribuem para uma diminuição da carga microbiana; que o produto acabado possui as características desejadas ao fim de 20 dias de maturação; e que o queijo de mistura possui maior teor de gordura em comparação com o queijo meio gordo, e sendo este também o mais rentável a nível de transformação tecnológica. Palabras clave: leite, queijo, maturação, propriedades.

Physical-chemical and microbiological analysis during the process of production of Cheese Abstract This work aims at studying the production line of different cheeses: cow´s cured cheese, half fat and mixture cured cheese (cow's and sheep's milks). By comparing the composition and properties of the cow and sheep raw milk, not only at a physical-chemical level but also on a microbial level, it is evident the richness of the sheep’s milk comparatively to the cow´s milk, particularly in what concerns the level of protein, lactose and calcium. The results made it possible to underline some important conclusions, namely that all the raw material is suitable for the transformation at the physic-chemical or microbiological Levels; that the thermal treatments, thermization and pasteurization contribute for a decrease of the microbial charge; and that the finished product possesses the desired characteristics at the end of 20 days of maturation. Furthermore, the mixture cheese is the fatter comparing to the half fat, and is the one that presents itself more profitable in the level of technological transformation. Keywords: milk, cheese, maturation, properties.

Introdução Foi no ano de 1909 que o Congresso Internacional da Repressão das fraudes definiu o leite como o produto integral da ordenha total e ininterrupta de uma fêmea leiteira em boas condições de saúde, bem alimentada e não fatigada. Deve ser recolhido com asseio e não deve conter colostro (Sá e Barbosa, 1990). Os fatores que influenciam a composição do leite podem ser e natureza genética (diferentes raças), fatores fisiológicos (relacionados com a evolução ao longo da lactação), tipo de alimentação (a nível energético e composição das rações), fatores climatéricos (estação do ano) ou fatores zootécnicos (ordenha) (Correia, 2008). O Regulamento (CE) nº.853/2004 do parlamento Europeu e do Conselho de 29 de Abril de 2004 fixa os requisitos aplicáveis à produção de leite cru.

A qualidade do leite é avaliada tendo em conta os parâmetros mais usuais: pH, acidez titulável, densidade e temperatura de congelação. O pH permite avaliar a sua frescura, já que o leite fresco normal é neutro com tendência ligeiramente ácida (6,5-6,7). Um pH inferior a 6,5 indica que se trata de leite ácido, enquanto superior a 7 indica tratar-se de um leite mamitoso. O mesmo acontece para o leite de ovelha, em que o valor médio do pH é de 6,65. A acidez titulável é expressa em graus Dornic (1ºD corresponde a 0,1 g de ácido láctico por litro de leite). Assim, para leite fresco com pH neutro (6,7) não existe ácido láctico (Castro, 1985a). A densidade do leite está associada à sua riqueza em matéria seca, sendo mais baixa para leites mais pobres. Contudo, é importante referir que o leite contém matéria gorda com densidade inferior a 1 (0,93 a 20 ºC), motivo pelo qual um leite rico em matéria gorda apresenta uma densidade mais baixa enquanto o leite desnatado apresenta uma densidade mais elevada. A densidade média do leite de ovelha a uma temperatura de 20 ºC é de 1,036. A densidade relativa do leite de vaca a uma temperatura de 20 ºC deve estar situada entre 1,028 e 1,036 (Castro,1985a). Quanto à temperatura de congelação do leite, esta é variável de acordo com as condições de ordenha, e permite saber se um leite foi adulterado ou não pela adição de água. De acordo com a portaria nº.78/90 de 1 de Fevereiro, qualquer tipo de leite deve apresentar um máximo de água correspondente a um índice crioscópico de -0,520 ºC (-520 mºC). Ao nível químico interessa o valor de MTS (matéria seca total), já que quanto maior o valor de MTS melhor será o rendimento na transformação tecnológica para obtenção do queijo. Os constituintes mais importantes do leite são: os glúcidos, a gordura, a matéria azotada, os biocatalisadores e a matéria salina (Castro, 1985b; Sá e Barbosa, 1990). Existem inúmeros microrganismos associados ao leite e ao queijo, destacando-se os que são benéficos e os que são prejudiciais. Os microrganismos do leite de vaca e ovelha são comuns a outros tipos de leites (Sá e Barbosa, 1990). A Figura 1 apresenta o diagrama de fabrico do queijo, e destacam-se aqui apenas algumas das operações. A termização é um tratamento térmico (aquecimento) realizado por um permutador de placas a 65ºC durante 15 segundos, o qual destrói a maior parte da carga microbiana do leite e previne o crescimento de contaminantes psicotróficos (ex: pseudomonas sp.), favorecendo a qualidade do leite durante a sua armazenagem e evitando a formação de lipases e proteínas termorresistentes. Após a termização e arrefecimento do leite, este é armazenado em silos a uma temperatura que ronde os 6,4 ºC e onde permanece até à sua laboração. A pasteurização serve para destruir todos os microrganismos patogénicos, reduzir a flora banal a um valor mais baixo e inativar algumas enzimas. É aplicado um tratamento HTST em que o leite é submetido a temperaturas de 73 a 75 ºC durante 15 segundos. Desta forma é possível manter a composição do leite e aumentar o rendimento no fabrico do queijo. A prova da fosfatase verifica se o leite foi ou não bem pasteurizado. À medida que se dá o enchimento da cuba é introduzido cloreto de cálcio, que serve para otimizar, uniformizar e acelerar a coagulação e sinérese do queijo, repondo cálcio que é retirado na pasteurização. São também introduzidos outros ingredientes como a lizosima e culturas lácteas.

Figura 1. Esquema tecnológico do fabrico do queijo.

Material e Métodos À chegada aos terminais o leite é analisado tendo em conta o fim específico a que se destina. Quanto ao controlo de qualidade destaca-se o interesse de algumas determinações mais importantes para a caracterização da matéria-prima (leite), quer do ponto físico-químico quer microbiológico, e ainda organolético (Sá e Barbosa, 1990). Quanto às análises organoléticas, a cor, o cheiro e aspeto geral são avaliados por um técnico à chegada à instalação. A cor do leite deverá apresentar-se branca ou ligeiramente amarelada, sendo o tom mais ou menos amarelo proveniente da cor da gordura e também da riqueza butirosa do leite. Quanto ao aspeto geral faz-se o exame da superfície livre do leite, que sendo limpo e de boa proveniência não apresenta impurezas em suspensão. No presente trabalho a determinação da gordura do leite foi feita pelo método automático Milko-Scan nº.133B, que utiliza leitores a infravermelho (Foss Electric, Dinamarca). Dada a grande quantidade de análises efetuadas e a diversidade de métodos aplicados, apresenta-se na Tabela 1 o resumo de todas as análises e respetivas metodologias para as análises físico-químicas e microbiológicas efetuadas aos diferentes materiais/produtos. Zeng et al (1996) referem que o Delvotest pode apresentar 7% de falsos positivos na pesquisa de antibióticos. Tabela 1. Procedimentos experimentais para as análises efetuadas aos leites e aos queijos. Amostras

Leite cru 11,12,13 31,32,33,34 41,42,43

Leite termizado S1, S2

Leite pasteurizado C1,C2,C3, C4,C5

Salmoura SLM Queijo meio gordo (QMG) Queijo mistura (QMT)

Análises Microbiológicas

Métodos

Análises Físico-Químicas

Métodos

Pesquisa de Antibiótico

Delvotest

Acidez

NP-470(1983)Determinação de Acidez

MG-Matéria Gorda; P- proteína; L-lactose; ESD-Extrato seco desengordurado

Milko-Scan 133B

Contagem de Células somáticas

NP-459 (1985)Microbiologia alimentar contagem de microrganismos totais a 30ºC, processo de referência Métodos standard em laboratório externo

Índice-crioscópico

Model 4250 cryoscope

TMT

NP-459 (1985)

MG, P, L, ESD

Milko-Scan 133B

Pesquisa da Fosfatase

Lactognost –NP 458(1967)

Densidade pH Acidez

Densímetro Potenciómetro NP-470(1983)

TMTMicrorganismos totais a 30ºC

Células somáticas

Coliformes Totais E. Coli

Métodos standard em laboratório externo NP 1935 (1986) Microbiologia alimentar. Leites e produtos lácteos. Pesquisa de bactérias Coliformes NP 2308 (1986) Microbiologia alimentar. Regras gerais para pesquisa de E. coli.

E. coli Coliformes totais Staphylococcus aureus

NP 1935 (1986) NP 2308 (1986). NP 2260 (1986) Microbiologia alimentar. Regras gerais para a pesquisa de S. aureus

Gordura pH Humidade

Milko-Scan Potenciómetro Balança de humidade Sortirius MA 40

A determinação do peso dos queijos foi realizada durante 20 dias, através de uma balança de precisão, tendo sido depois calculada a perda de peso percentual em relação ao peso inicial. Foi ainda avaliado o rendimento da produção queijeira através da razão entre a quantidade de leite utilizada e a quantidade de queijo obtida.

Resultados e Discussão Na Tabela 2 são apresentados os resultados obtidos relativos às propriedades físico-químicas e microbiológicas aos leites. Verifica-se que todo o leite cru se encontra isento de antibióticos e que os valores da acidez estão conforme a regulamentação. Quanto ao índice crioscópico, verifica-se a existência de água acima do limite permitido para algumas amostras: a amostra 11 apresenta um teor de 0,8% de água, a amostra 42 cerca de 0,2% e a amostra 43 uma percentagem de 3,3 de água. Verifica-se que o leite de ovelha possui valores superiores ao de vaca para gordura, lactose e extrato seco. Todo o leite recebido apresenta um valor de células somáticas que não ultrapassa os limites estabelecidos, porém, quanto ao TMT o leite das amostras 11 e 32 apresenta contagens acima do limite permitido. Tabela 2. Resultados obtidos para as análises efetuadas aos leites. Propriedades Físico-químicas

Propriedades Microbiológicas

Amostra

Extrato Índice Células TMT Gordura Proteína Lactose Antibiótico/ Acidez seco crioscópio Somáticas (UFC/ml) (%m/m) (%m/m) (%m/m) fosfatase (°°D) (mºC) (%m/m) 11 S/ antib. 16,0 -516 4,34 3,22 4,85 8,69 290.000 =6,0x105 12 S/ antib. 15,0 -521 3,53 3,23 4,90 8,76 249.000 =2,0x104 S/ antib. 13 16,0 -525 4,09 3,45 4,99 9,06 141.000 <1,0x104 31 S/ antib. 15,0 -521 3,50 3,24 4,79 8,65 378.000 =2,0x105 32* S/ antib. 17,0 -543 4,93 4,03 5,04 9,69 219.000 =6,0x105 33 S/ antib. 15,0 -522 4,02 3,31 4,88 8,81 298.000 =1,2x105 34 S/ antib. 16,0 -524 4,19 3,42 4,94 8,98 169.000 =1,0x104 41 S/ antib. 17,0 -522 3,82 3,38 4,77 8,77 230.000 =2x105 42 S/ antib. 15,0 -519 3,72 3,37 4,77 8,76 390.000 =9x104 43 S/ antib. 15,0 -503 3,93 3,37 4,85 8,84 260.000 =1x105 S1 -15,5 -517 2,81 3,33 4,85 8,79 105.000 =6x104 S2 -15,0 -519 4,39 3,65 4,83 9,10 105.000 =4x104 C1 S/ fosfat. --2,80 3,37 4,81 8,80 90.000 <1x101 S/ fosfat. C2 --2,80 3,37 4,84 8,84 90.000 <1x101 S/ fosfat. C3 --2,81 3,37 4,85 8,84 95.000 <1x101 S/ fosfat. C4 --2,81 3,38 4,86 8,87 95.000 <1x101 S/ fosfat. C5 --4,37 3,66 4,80 9,08 100.000 <1x101 *Esta foi a única amostra de leite cru de ovelha, sendo todas as restantes de leite cru de vaca.

Quanto às análises realizadas ao leite termizado a amostra S1 corresponde apenas a leite de vaca parcialmente desnatado enquanto S2 possui mistura de leites (vaca e ovelha). Desta forma se justifica que a amostra S2 apresenta valores bastante superiores de gordura e ligeiramente superiores de proteína e extrato seco desengordurado. No que respeita às amostras de leite pasteurizado, conclui-se que a pasteurização foi eficaz, uma vez que se verifica a ausência de fosfatase, a qual foi destruída com o tratamento. A nível microbiológico verifica-se mais uma vez a diminuição das células somáticas e a ausência de E. Coli e Coliformes no leite pasteurizado. No que respeita à salmoura os resultados das análises foram: densidade = 13,0 g/cm3; acidez = 16,5ºD; pH = 5,23; T = 14,1ºC. Não existe legislação para fixar as propriedades a que deve obedecer a salmoura. No entanto, o valor encontrado é inferior ao limite referido na literatura, segundo o que valores de acidez acima de 20ºD significam que a salmoura é de má qualidade. Quanto à densidade

vários autores sugerem uma densidade de 18 e 19 g/cm3 (Rebelo, 1994), no entanto no presente caso opta-se por uma densidade de 13 g/cm3 porque todos os queijos fabricados são queijos de meio sal, pelo que a salmoura, onde o queijo permanece mais tempo, é mais fraca. Claramente se verifica, pela Tabela 3, que o queijo meio gordo possui maior humidade bem como pH, e naturalmente inferior conteúdo em gordura. Heino et al (2010) também reportam teores de gordura entre 22 e 25 %. Os valores de pH do presente estudo são inferiores aos de Ruas-Madiedo et al (2002) ou de Mehaia (2002) mas semelhantes aos de Seifu et al (2004). Os queijos analisados encontravam-se isentos de microrganismos, quer a nível de E. coli e Coliformes quer a nível de Staphylococcus Aureus, indicando que todo o processo de fabrico, quer ao nível do equipamento quer ao nível dos manipuladores, foi feito com respeito pelas normas higiénicas. Boutoial et al (2013) observaram resultados semelhantes. Ortigosa et al (2006) observaram a retenção de culturas adjuntas com populações de 107 ufc/g ao longo da maturação dos queijos. Rehman et al (2000a, 2000b) observaram que as bactérias NSLAB não foram detetadas em queijo pasteurizado no primeiro mês de maturação. Dolci et al (2008) referem que as LAB apresentaram valores de contagem que chegaram a 109 ufc/g em queijos ao fim de 15 dias de maturação. Tabela 3. Resultados obtidos para as análises efetuadas aos queijos ao fim de 13 dias. Propriedades Físico-químicas Propriedades Microbiológicas Amostra Humidade Gordura E. Coli pH S. aureus (%) (%m/m) Coliformes 1 QMG 5,14 51,37 22,0 Ausência (<1x10 ) Ausência (<1x101 ) 1 QMT 4,94 50,36 29,0 Ausência (<1x10 ) Ausência (<1x101 )

A Figura 2 representa as pesagens dos queijos ao longo de cerca de 20 dias. Verifica-se uma diminuição de peso ao longo do tempo, tendo sido mais acentuada nos primeiros 8-9 dias, seguindo-se uma ligeira estabilização, à medida que se aproxima dos últimos dias, em ambos os queijos. O queijo meio gordo apresenta uma perda de humidade de 18,5 % e o queijo de mistura uma perda de 20 %, sendo este o que perdeu mais água. O rendimento do queijo é calculado perante a média de fabrico, tendo em conta os quilos totais dos lotes e o leite total utilizado no fabrico de cada lote. Assim sendo, para fabricar 1 kg de queijo meio gordo são necessários 7,79 litros de leite, e para fabricar 1 kg de queijo de mistura são necessários 7 litros de leite. Desta forma, evidencia-se claramente que o queijo de mistura possui maior rendimento que o queijo meio gordo, o que seria de esperar, uma vez que a proteína permite aumentar a rentabilidade. Verifica-se que o leite de ovelha possui o maior teor em proteína, e o queijo de mistura possui esse tipo de leite, o que justifica o aumento no rendimento. Morales-Celaya et al (2012) apresentam rendimentos para produção de queijo entre 92 a 95 g/L.

Figura 2. Evolução do peso dos queijos ao longo da maturação.

ConclusĂľes Perante as anĂĄlises realizadas verifica-se que todo o leite foi aceite para fabrico, uma vez que se encontrava dentro dos limites legais. Constata-se que com a termizaĂ§ĂŁo e a pasteurizaĂ§ĂŁo as contagens de microrganismos e cĂŠlulas somĂĄticas vĂŁo diminuindo, indicando assim que os tratamentos aplicados ao leite sĂŁo eficazes. Pela avaliaĂ§ĂŁo das caracterĂsticas fĂsico-quĂmicas dos queijos consegue-se classificĂĄ-los quanto Ă cura, matĂŠria gorda e consistĂŞncia, concluindo-se assim que se trata de queijos curados, meio gordo e de mistura, com pasta semi-mole. Quanto ao rendimento verificou-se que o queijo de mistura ĂŠ mais rentĂĄvel que o queijo meio gordo, uma vez que necessita de menor quantidade de leite para fabricar 1kg de queijo, e que tal ocorrĂŞncia se deve ao facto de incluir leite de ovelha, tendo este maior ter em proteĂna. Verificou-se tambĂŠm que desde o dia de fabrico atĂŠ ao produto ser expedido os queijos vĂŁo perdendo peso, atingindo a sua maturaĂ§ĂŁo passados cerca de 20 dias.

Agradecimentos Ă&#x20AC; FCT e ao CI&DETS atravĂŠs do projeto PEst-OE/CED/UI4016/2011.

Bibliografia Boutoial, K.; Ferrandini, E.; Rovira, S.; GarcĂa, V.; BelĂŠn LĂłpez % !&

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"$ #! Castro F. L. (1985a) O leite - Leites Queijos e produtos derivados. Vol 1. Pub. Europa-AmĂŠrica, Lisboa. Castro FL. (1985b) O leite - Do Ăşbere Ă fĂĄbrica de lacticĂnios. Vol 2. Pub. Europa-AmĂŠrica, Lisboa. Correia, A C. (2008). Tecnologia dos Leites. ESAV, Viseu. Dolci, P.; Alessandria, V.; Zeppa, G.; Rantsiou, K.; Cocolin, L. (2008) Microbiological characterization of artisanal Raschera PDO cheese: Analysis of its indigenous lactic acid bacteria. Food Microbiology 25, 392-399. Heino, A.; Uusi-Rauva, J.; Outinen, M. (2010) Pre-treatment methods of Edam cheese milk. Effect on cheese yield and quality. LWT - Food Science and Technology 43, 640-646. Mehaia, M. A. (2002) Manufacture of fresh soft white cheese (Domiati-type) from ultrafiltered goatsâ&#x20AC;&#x2122; milk. Food Chemistry 79, 445-452. Morales-Celaya, M. F.; Lobato-Calleros, C.; Alvarez-Ramirez, J.; Vernon-Carter, E. J. (2012) Effect of milk pasteurization and acidification method on the chemical composition and microstructure of a Mexican pasta filata cheese. LWT - Food Science and Technology 45, 132-141. Ortigosa, M.; Arizcun, C.; Irigoyen, A.; Oneca, M.; Torre, P. (2006) Effect of lactobacillus adjunct cultures on the microbiological and physicochemical characteristics of Roncal-type ewesâ&#x20AC;&#x2122;-milk cheese. Food Microbiology 23, 591-598. Rehman, S.-U.; Banks, J. L.; McSweeney, P. L. H.; Fox, P. F. (2000) Effect of ripening temperature on the growth and significance of non-starter lactic acid bacteria in Cheddar cheese made from raw or pasteurised milk. International Dairy Journal 10, 45-53. Rehman, S.-U.; McSweeney, P. L. H.; Banks, J. L.; Brechany, E. Y.; Muir, D. D.; Fox, P. F. (2000) Ripening of Cheddar cheese made from blends of raw and pasteurised milk. International Dairy Journal 10, 33-44. Ruas-Madiedo, P; Alonso, L.; Delgado, T.; Bada-Gancedo, J. C.; Reyes-Gavila, C. G. (2002) Manufacture of Spanish hard cheeses from CO2-treated milk. Food Research International 35, 681-690. SĂĄ, F. V.; Barbosa, M. (1990). O leite e os seus Produtos. 5ÂŞ Ed. ClĂĄssica Editora, Lisboa. Seifu, E.; Buys, E.M.; Donkin, E. F. (2004) Quality aspects of Gouda cheese made from goat milk preserved by the lactoperoxidase system. International Dairy Journal 14, 581-589. Zeng, S. S.; Escobar, E. N.; Brown-Crowder, I. (1996) Evaluation of screening tests for detection of antibiotic residues in goat milk. Small Ruminant Research 21, 155-160.

Produção de alevinos de tilápia nilótica (Oreochromis niloticus) em sistema artesanal de recirculação Production of fry Nile tilapia (Oreochromis niloticus) in the handicraft system recirculation Producción de alevinos de tilapia nilótica (Oreochromis niloticus) en um sistema artesanal de recirculación. Luiz. Guilherme 1, José. Araújo 2 , Alessandra, Torres3 1

Embrapa, Caixa Postal 341, Parnaíba - PI, Brasil e-mail: luiz.guilherme@embrapa.br Universidade Federal de Uberlândia – MG, Brasil e-mail: Jgsavet@yahoo.com.br 3 Universidade Estadual do Piauí – PI, Brasil e-mail: alessandratorres@uespi.br

Resumo A reprodução artificial da tilapia em pequena escala, pode ser realizada a nível familiar, tornando-se uma atividade economicamente viável, que garante a freqüência do fornecimento de alevinos próximo dos locais de criação. Este tipo de negócio exige do produtor o conhecimento dos aspectos biológicos e reprodutivos desse peixe. O desenvolvimento de novas tecnologias que facilitem a implantação de sistemas de reprodução, em pequena escala, desta espécie é prioridade das instituições de pesquisa, cujos resultados tendem a beneficiar os pequenos, médios e grandes produtores. Os objetivos dessa pesquisa foram avaliar a reprodução da tilápia nilótica e a viabilidade econômica da reprodução, em pequena escala na área urbana de Uberlândia – MG. Para viabilizar a pesquisa, foram construídos dois tanques de 3,0 x 4,0 x 0,7m, para reprodução e manutenção dos alevinos. Um deles recebeu 45 matrizes e 15 reprodutores, que resultou na coleta de 8.000 alevinos de 1 g em um ciclo reprodutivo de 30 dias. Avaliou-se os custos e a receita líquida. Observou-se que a reprodução de O. niloticus, neste sistema artesanal de recirculação e tratamento de água é viável, permitindo pequenas produções urbanas com um lucro presumível de R$ 733,00/ciclo. Palavras-Chave: Oreochromis niloticus, reprodução artificial, alevinos de tilapia, piscicultura urbana.

Resumen La reproducción artificial de tilapia en pequena escala, puede ser realizada a nivel familiar, tornándose uma actividad económicamente viable, que garantice uma frecuencia adecuada de suplemento de alevines a locales próximos donde se crian. Este tipo de negocio exige del productor conocimientos relacionados com aspectos biológicos y reproductivos de este pez. El desenvolvimiento de nuevas tecnologias que faciliten la implantación de sistemas de reproducción, en pequena escala, en esta espécie son prioridades de instituciones de investigación, cuyos resultados tiendan a beneficiar a produtores pequenos, médios y grandes. Los objetivos de esta investigación fueron evaluar la reproducción de tilapia nilótica y la viabilidad económica de la reproducción, en pequena escala en el área urbana de Uberlandia-MG; Brasil. Para viabilizar la investigación, fueron construídos dos tanques de 3.0 x 4.0 x 0.7 metros , para la reproducción y mantenimiento de los alevines. Uno de ellos recibió 45 reproductores y 15, resultando enla cosecha de 8,000 alevines de 1g de peso total húmedo en um ciclo reproductivo de 30 días. Se evaluaron los costos de producción. Se observó que la reproducción de O.niloticus en este sistema artesanal de recirculación y tratamento de agua es viable, permitiendo pequenas producciones urbanas com uma ganancia presumible de R$ 733.00/ciclo. Palabras clave: Oreochromis niloticus, la cria artificial, alevines de tilapia, la agricultura urbana.

Abstract

The small-scale reproduction of tilapia can be carried out at the familiar level, becoming a economically viable activity, which ensures the frequency of supply of fry next to the creation places. This type of business requires the producer's knowledge of biological and reproductive aspects of this fish. The development of new technologies to facilitate the implantation of tilapia’s small-scale reproduction systems is priority of research institutions, and the results tend to benefit the small, medium and large producers. The objectives of this study was the reproduction of the Nile tilapia (Oreochromis niloticus) and to establish the economic viability of implantation of the artisan reproduction system, in small scale, built in the urban area of Uberlândia - MG. To make possible the research, a tank of 3,0 x 4,0 x 0,7m was constructed, which placed a total of 45 matrices and 15 reproducers, that resulted in collection of 8,000 specimens of 1g fry in a thirty days reproductive cycle. The costs of production and the net revenue was evaluated. The reproduction of O. niloticus in this system of recirculation and water treatment is viable, allowing small-scale urban productions with a presumable profit of R$ 733, 00 / cycle. Keywords: Oreochromis niloticus, artificial reproduction, fry tilapia, urban aquaculture

Introdução No Brasil, os pequenos produtores têm dificuldade para adquirir os alevinos de tilapia para criação em pequeña escala. A maior dificuldade é representada pela distância existente entre os centros produtores e os locais de criação. O transporte quando terceirizado é caro e muitas vezes são exigidas cotas mínimas. As despesas geradas afetam os custos de produção e podem determinar o insucesso da criação. A produção artesanal poderá ser desenvolvida a nível familiar, como atividade economicamente viável, garantindo a frequência do fornecimento de alevinos próximo dos locais de criação. Este tipo de negócio, no entanto, exige do produtor os conhecimentos biológicos e reprodutivos da tilápia. O desenvolvimento de novas tecnologias que facilitam a implantação de sistemas de produção artesanal de pescado está a cargo das instituições de pesquisa, cujos resultados tendem a beneficiar os pequenos produtores, aumentando consideravelmente a produção. Esta nota técnica tem por objetivos relatar a reprodução, em pequena escala, da tilápia nilótica (Oreochromis niloticus) na área urbana da cidade de Uberlândia – MG e constatar a viabilidade econômica da implantação desse sistema artesanal de reprodução.

MATERIAL E MÉTODOS O ensaio foi conduzido em uma área de 45m do quintal de um terreno residencial urbano, localizado próximo ao Campus Umuarama da Universidade Federal de Uberlândia – MG. Neste local instalou-se 2 tanques de 12 m2 e 0,7 m de profundidade construídos com armação de madeira e revestido com filme plástico transparente utilizado na construção de estufas agrícolas, com espessura de 100 micra e resistente à luz Ultra Violeta (UV), revestido com uma hapa (tanque-rede de sombrite) com as mesmas dimensões do tanque, confeccionada em tela plástica e malha mosquiteira de 2,0 mm. A figura 1 ilustra o tanque povoado (G), hapa (F), alimentador de demanda (E), sifão (A), bombeamento (B), custo de energia elétrica por hora de funcionamento (R$ 0,04 h-1); com recirculação de 2.000 l/hora; os reservatórios de decantação (C) e biofiltro (D) respectivamente.

Figura 1 – Vista do tanque povoado com O. niloticus. Sifão (A), bombeamento (B), reservatório de decantação (C), biofiltro (D), alimentador de demanda (E), hapa (F) e tanque (G).

O sistema de recirculação da água e biofiltro foram montados conforme descrito em Guilherme (2005). Construiu-se um pequeno cômodo de 6 m2 em alvenaria, para instalação das incubadoras e guarda de equipamentos e utensílios. O custo total do sistema foi de R$ 2.053,00 (U$ 682.13). O monitoramento da qualidade da água foi feito utilizando-se kit colorimétrico para aquários. Semanalmente mediu -s e o teor de oxigênio dissolvido (OD). Foram feitas medições diárias do pH, temperatura e alcalinidade. Cal hidratada (Ca(OH)2) foi adicionada diariamente ( 1 5 g/ 1 0 0 g r a çã o) , em função do teor de proteína ( 3 0 % ) . Quando a temperatura média atingiu 24ºC, observou-se o aumento e em seguida redução no consumo da ração e maior movimentação dos peixes. A coleta de ovos nas bocas das fêmeas, estimativa da quantidade e incubação custou R$ 35,42 e ocorreu 10 dias após a observação da redução do consumo de ração. A estimativa do número total de ovos coletados foi feita com o menor valor de produção (3 ovos /g de peso vivo das fêmeas) obtidos por Herbst (2002) contados a partir de desova natural e por extrusão artificial. Após a separação e limpeza, os ovos foram distribuídos em incubadoras montadas num suporte contendo um sistema artesanal de recirculação de água, luz UV, aquecedor para temperatura de 28ºC, pH = 7,5 e alcalinidade de 70 ppm modificado a partir das informações de Herbst (2002). Ocorrida a eclosão e absorção parcial do saco vitelino, as larvas foram recolhidas em uma bandeja plástica onde permaneceram até a completa absorção do saco vitelino. A seguir foram estocadas no segundo tanque de 12m2 até atingirem 2cm de comprimento médio. A análise econômica, foi realizada a partir de adaptações dos parâmetros obtidos por Conte (2000) e Souza filho et al. (2003), aplicados sobre o total de alevinos obtidos ao final do experimento.

RESULTADOS E DISCUSSÃO As estimativas dos custos de reprodução podem ser vistos nas tabelas 1 a 3. Tabela 1 – Estimativa do custo de reprodução de Oreochromis niloticus em sistema artesanal com recirculação de água, construído em área urbana, com 01 ciclo produtivo de 45 dias

VIDA CUSTO FIXO

VALOR *

ÚTIL

DEPRECIAÇÃO

(12%) CUSTO OPORTUNIDADE

CUSTO FIXO PARCIAL

Inv s m n o

R$ 1.082,20

R$ 541,10

R$ 64,93

R$ 606,03

Equip m ntos

R$ 881,00

R$ 293,67

R$ 35,24

R$ 328,91

Outros

R$ 90,00

R$ 5,40

R$ 50,40

Custo Fixo Anua

R$ 934,94

Custo F xo C

R$ 77,91

45,00

* U$ = 2,01

Tabela 2 – Estimativa do Custo Variável / ciclo Água

16,54

Energia elétrica,

37,58

Ração

45,00

Peixes matrizes (15 kg)

70,00

Mão de obra (coleta, contagem e incubação dos ovos)

35,42

Custo oportunidade (12%)

24,54

Sub Total

229,08

Tabela 3 – Estimativa do Custo Total por milheiro de alevinos / ciclo Custo Fixo /ciclo R$ 77,91 25,38% Custo Variável /ciclo

229,08

74,62%

Custo Total (CT)

307,00

100,00%

Custo Fixo / milheiro alevino

9,74

25,38%

Custo Variável / milheiro alevino

28,64

74,62%

Custo Total / milheiro alevino

38,38

100,00%

* U$ = 2,01

Durante o período de incubação dos ovos foi realizado o monitoramento do pH ajustado para 7,5. A temperatura foi mantida em 28ºC, Estes valores estão de acordo com as recomendações de Ebeling et al. (1995), Herbst (2002) e Hein et al. (2004). Houve variação nos parámetros químicos e físicos na água dos tanques de reprodução e criação dos alevinos. A temperatura variou de 21ºC a 25ºC, alcalinidade de 24 a 32 mg/l pH 6,5. No tanque de alevinagem o pH estabilizou em 7,6 e no tanque de reprodução ficou em 7,8. Porém, estas variações parecem não ter prejudicado a reprodução ou formação dos alevinos e ficaram de acordo com a descrição dos parámetros de acordó com Hein et al. (2004). Do total de 45 fêmeas inicia i, cinco saltaram do pequeno cercado dur ant e o manejo para r etirada dos ovos, antes de serem examinadas. Seis fêmeas foram capturadas apresentando características morfológicas típicas de pré-desova, destacando- se o ventre volumoso com papila genital avermelhada e proeminente. Dez fêmeas estavam “vazias” apresentavam características de pós-desova com o ventre pouco abaulado, papila genital com cor clara e ausência de ovos ou larvas na boca. Fato esse destacado por Bocek & Gray (sd) que consideraram o estresse de captura como provocador da regurgitação dos ovos e larvas recém eclodidas. Foram coletados 14.400 ovos de 24 fêmeas (7,2 kg de peso vivo). Esse número de ovos está de acordo com Popma & Green (1990) para se produzir 50.000 alevinos para a inversão sexual um estoque de 35 a 55 kg de fêmeas maduras deve ser utilizado, o que corresponde a uma produção por kilograma de 909,09 a 1428,57 alevinos, respectivamente. Os custos correspondentes foram ajustados para um ciclo de reprodução. O custo fixo por ciclo, mostrado na tabela I, com o valor de R$ 77,91 (dólar cotado à U$ 2,01) foi estimado a partir dos gastos, considerando vida útil do sistema, depreciação e custo oportunidade de 12% e representou 25,38% do custo total. O custo variável foi de 74,62% em relação ao custo total do ciclo e na sua obtenção foram computadas as despesas com água, energia elétrica, ração e materiais diversos. O custo oportunidade de 12% foi calculado sobre o total dessas despesas (Tabelas 2 e 3).

Conclusões A reprodução, em pequena escala, da tilápia nilótica (Oreochromis niloticus) é viável e pode ser feita com baixo investimento. O sistema artesanal de reprodução da tilápia nilótica, construído na área urbana de Uberlândia – 29

Agradecimientos Fundação de Amparo à Pesquisa de Minas Gerais – FAPEMIG Universidade Federal de Uberlândia - MG

Bibliografía Bocek, A.; Gray, S. sd. Water Harvesting and Aquaculture for Rural Development. International Center for Aquaculture and Aquatic Environments Swingle Hall, Auburn University, Alabama,. Cemig 2010. Estime seu consumo disponível em: <http://atendimentovirtual.cemig.com.br/portal/inicial/>(acessado em 8 fevereiro 2010) . Conte, L. 2002. Produtividade e economicidade da tilapicultura em gaiolas na região sudoeste do estado de São Paulo: estudo de casos. Piracicaba. Ebeling et al. 1995. Model Aquaculture Recirculation System (MARS). Engineering and Operations Manual. Iowa: Iowa State University. 50p. Disponível em: <http://ag.ansc.purdue.edu/aquanic/publicat/govagen/ncae/part1.pdf > e <http://ag.ansc.purdue.edu/aquanic/publicat/govagen/ncae/part2.pdf >. (acessado em 5 de março 2006). Guilherme, L.C. 2005. Estudos reprodutivos, citogenéticos na população de Rhamdia quelen (Pisces, Rhamdiidae) do rio Uberabinha no município de Uberlândia – MG e desenvolvimento de sistema artesanal de recirculação d’água para criação de peixes. Tese (Doutorado em Genética e Bioquímica) Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia. Hein, G.; Parizotto, M. L. V.; Brianese, R. H. 2004. Referência modular para o Oeste do Paraná – agricultor familiar, semi-intensivo, tanques escavados, clima Cfa. Toledo, Disponível em: < http://www.emater.pr.gov.br/Redesrefer/RM_Tilapia_O.pdf>. (Acessado em: 15 jul. 2006). Herbst, E. C. 2002. Induction of tetraploidy in zebrafish Danio rerio and Nile tilapia Oreochromis niloticus. Dissertation (Master of Science in Foretry, Wildlife and Fisheries) Lousiana State University and Agricultural and Mechanical College. Popma, T. J.; Grenn, B. W. (1990). Sex Reversal of Tilapia in Earthen Ponds: Aquaculture Production Manual Research and Development, Serie 35 Auburn: Auburn University Souza Filho, J.; Schappo, C.L.; Tamassia, S.T.J.2004. Custo de produção de peixes de água doce. Florianópolis: ICEPA/Epagri, (cadernos de Indicadores Agrícolas),. 40p.

Ref. Nº C0777

Design, development and testing of a small scale mango juice extractor A. M. Olaniyan1, O. I. Obajemihi2 Department of Agricultural and Biosystems Engineering, Faculty of Engineering and Technology, University of Ilorin, P. M. B.1515, Ilorin 240003, Kwara State, Nigeria; 1amolan397@hotmail.com, 2kestodym4all@yahoo.com

Abstract Mango fruit (Mangifera indica) is very rich in fibre and vitamin C which are required nutrients for good health and easy digestion of food in human body system. However, the fruit is very highly perishable in its natural state after harvest due to chemical deterioration and environmental effects. Due to the perishable nature, the farmers records abundant wastage during the production season and extreme scarcity during the off season. Processing the fruit into the form that can easily be stored, preserved, packaged, transported or consumed is crucial to having the product all the year round. Besides, mango juice can be consumed freshly, processed into dry powder, mixed or blended with other juice to make fruit jams, or evaporated to concentrates. These products have a lot of potential in food and beverage industries for export and foreign exchange earnings. An abrasion-macerating device (AMD) was designed, constructed and tested for small scale mango juice extraction. Design considerations included the techno-economic status of the micro and small scale fruit juice processors who are the intended users of the machine. The major components of the machine included hopper, perforated drum, screw conveyor, juice outlet, waste outlet, frame, electric motor and motor stand. Other components included screw shaft, the juice collector, top cover and the transmission system. In operation, the screw conveyor conveys and presses the mango fruits against the perforated roughened drum. The abrasion/tearing process of the screw on the flesh of the fruit and further pressing against the drum squeeze enough juice out of the fruit. The juice extracted is drained through the perforated mesh of the juice channel into the juice outlet from where it is collected while the residual waste is collected at the waste outlet. The machine was tested using freshly harvested mango fruits and result revealed satisfactory values of juice yield and extraction efficiency and low level of extraction loss. Powered by a 2.5 hp single-phase electric motor, the machine has a production cost of USD 565 with the construction materials being locally available at affordable costs. A cottage mango juice extraction plant based on this technology can provide employment for at least two persons at the same time providing fresh juice at low costs and residual waste as an ingredient for livestock feed manufacturing. Keywords:

AMD, Design, Juice extraction, Mango.

Diseño, desarrollo y pruebas de un extractor de jugo de mango de pequeña escala Resumen Fruta del mango (Mangifera indica) es muy rica en fibra y vitamina C que son nutrientes requeridos para la buena salud y fácil digestión de los alimentos en el sistema del cuerpo humano. Sin embargo, la fruta es muy perecedera en su estado natural después de la cosecha debido a deterioro químico y efectos ambientales. Debido a la naturaleza perecedera, los agricultores registra despilfarro abundante durante la temporada de producción y la situación de extrema escasez durante la temporada baja. Procesamiento de la fruta en la forma que puede fácilmente almacenada, conservada, empaquetada, transportada o consumida es crucial para tener el producto todo el año. Además, jugo de mango puede consumir recién, transformado en polvo seco, mezclar o mezclado con otro zumo para hacer mermeladas de frutas o se evaporaron a concentrados. Estos productos tienen un gran potencial en las industrias de alimentos y bebidas para las ganancias de la exportación y las divisas. Un dispositivo de abrasión de maceración (AMD) fue diseñado, construido y probado para extracción de jugo de mango de pequeña escala. Consideraciones

de diseño incluyen la situación económica de techno de los procesadores de jugo de fruta de escala micro y pequeñas que son los usuarios previstos de la máquina. Los principales componentes de la máquina incluyen tolva, tambor perforado, transportador de tornillo, salida de jugo, inútil del enchufe, marco, motor eléctrico y soporte de motor. Otros componentes incluyen el eje del tornillo, el recolector de jugos, cubierta superior y el sistema de transmisión. En la operación, el transportador de tornillo transmite y presiona los frutos de mango contra el tambor perforado de rugosa. El proceso de abrasión/rasgado del tornillo en la carne de la fruta y para presionar contra el tambor sacar suficiente jugo de la fruta. El jugo extraído se drena a través de la malla perforada del canal jugo en la salida de jugo de donde se recoge mientras que los residuos se recogen en la salida de residuos. La máquina fue probada usando frutas mango recién cosechados y resultado reveló valores satisfactorios de eficiencia de producción y extracción de jugo y bajo nivel de pérdida de extracción. Accionado por un motor eléctrico monofásico de 2,5 hp, la máquina tiene un costo de producción de 565 USD con los materiales de construcción disponibles localmente a costos accesibles. Una planta de extracción de jugo de mango de cottage basada en esta tecnología puede proporcionar empleo a por lo menos dos personas al mismo tiempo ofrecer zumo a bajos costos y residuos como ingrediente para la fabricación de alimento para el ganado. Palabras clave: AMD, diseño, extracción de jugo de Mango.

Introduction Mango fruit (Mangifera indica) is very rich in fibre and vitamin C which are required nutrients for good health and easy digestion of food in human body system. Mango juice can be consumed freshly, processed into dry powder, mixed or blended with other juice to make fruit jams, or evaporated to concentrates. Juice extractors are of different types some of which include: continuous screw expellers, halving and burring machine, roller-press, taglith-type extractor, plunger-type press and rotary juice extractor (Ihekoronye and Ngoddy, 1985; Hams and Joachin, 1986). Hongvaleerat et al. (2008) evaluated the process of osmotic evaporation to concentrate pineapple juice. Braddock and Marcy (1985) used a commercial juice extractor to extract juice from fresh pineapple fruits. A small scale orange juice extractor was designed and fabricated by Olaniyan (2010). Olaniyan and Babatunde (2012) developed a small scale sugarcane juice extractor using a screw pressing system. The objective of this study was to design, develop and test a combined abrasion-macerating device (AMD) for small scale mango juice extraction. This would make possible the extraction of juice from mango fruits more efficiently in a continuous manner.

Materials and methods Description of the machine As shown in Figure 1, the AMD consists of the following major components: hopper, extraction chamber, juice outlet, waste outlet, frame, prime mover (electric motor) and motor stand. The extraction chamber consists of a perforated cylindrical drum which houses a uniform diameter and decreasing-pitch screw conveyor. The perforated drum is essentially a cylindrical drum on which series of perforated holes were drilled in an orderly manner. The perforations were roughened in the internal surface of the drum to form an abrasive surface for tearing and macerating the fruit mesocarp and enhance the flow of juice. The screw conveyor is a decreasing-pitch type of screw blade arrangement and this enhances the juice extraction. In operation, the screw conveyor presses the mango fruits against the roughened/abrasive drum surface in such a way that the mango mesocarp is macerated. The extraction is actually achieved by the action of the screw conveyor in pressing the macerated mesocarp against the roughened/abrasive internal surface of the perforated cylindrical drum along the line of travel. The juice extracted is drained through the juice channel into the juice outlet from where it is collected while the residual waste is collected at the waste outlet. Powered by a 2.5 hp single-phase electric motor, the machine has a production cost of USD 565 with the construction materials being locally available at affordable costs.

Design of machine elements

Design of screw conveyor The screw conveyor is the main component and most functional unit of the extraction chamber. The screw was designed to have six pitch steps in a decreasing order with the last pitch less than 50 mm but greater than 15 mm. The screw pitch was designed using the expression in the equation below as:

(1)

൫ ൯

Figure 1. Exploded view of the mango juice extractor where, Ps is the screw pitch, V is the inlet velocity of raw material, D is the outside diameter of screw, d is the inside diameter of screw, L is the length of the screw shaft, and N is the shaft speed. With Ps = 0.187 m, D = 0.238 m, d = 0.036 m, L = 0.550 m and N = 304 rpm, hence, V = 4.72 m/s. In order to design screw configuration, iteration method was used to determine the screw threading at a decreasing pitch. Therefore screw pitch 0.187 m, 0.130 m, 0.082 m, 0.054 m and 0.040 m (making a screw length 0.493 m) on a shaft of length 0.550 m. Therefore, left at both ends of the screw shaft for the fittings of the bearing at both ends was determined thus:

1 2

൫L- PL ൯

(2)

where, C is the clearance at both ends and is the pitch length. With L = 0.550 m and = 0.493 m, hence, C = 0.025 m. Therefore, a clearance of 25 mm is left at both ends of the screw shaft for the fitting of the bearing.

Design of screw shaft In operation, the screw shaft conveys, macerates, presses and squeezes the scrapped mango mesocarps for juice extraction. Therefore, in order to safeguard against bending, the diameter of the shaft was determined from the equation given by Khurmi and Gupta (2008) as:

ŕľŁá&#x2C6;ş á&#x2C6;ť á&#x2C6;ş á&#x2C6;ť ŕľ§ É&#x17D;

(3)

where, ds is diameter of the screw shaft, Ss is maximum shear stress, Kb is combined shock and fatigue factor for bending, Kt is combined shock and fatigue factor for torsion, Mb is bending moment of the shaft and Mt is torsional moment of the shaft. Given that Ss = 40 x 106 N/m2, Kb = 1.5, Kt = 1.0, Mb = 21.10 Nm, Mt = 69.18 1P DQG Ę&#x152; 3.142; hence, ds = 0.021 m. Therefore, a stainless steel rod of diameter 25 mm was used for the screw shaft.

Design of the capacity of the juice extractor The processing capacity of the mango juice extractor was taken as the capacity of the screw conveyor which is the main functional unit of the extraction chamber of the extractor. It was determined from the equation given below as:

ŕľŤ ŕľŻ

(4)

where, Cs is the processing capacity and Pa is the average screw pitch while other parameters of the equation are as defined earlier. Given that D = 0.238 m, d = 0.036 m, Pa = 0.099 m and N = 304 rpm; hence, Cs = 0.03 m/s. Therefore, the machine would be able to extract 30 litres of mango juice in 1 second.

Design of the power required for driving the juice extractor The machine was designed to be driven by an electric motor through the belt and pulley power transmission system. The power required to drive the machine during extraction operation was determined from the equation given below as:

ŕľŤ ŕľŻÉ?

(5)

where, Pr is the power required to drive the machine, ČĄ is the density of mango juice, g is the acceleration due to gravity, F is the material factor, while other parameters in the equation are as defined earlier. Given that D = 0.238 P G P ČĄ NJ P3, g = 9.81 m/s2, N = 304 rpm, Pa = 0.099 m, F = 0.5 and L = 0.550 m; hence, Pr = 2.461 hp. Therefore, a single-phase electric motor of 2.5 hp was selected to drive the machine.

Fabrication of the machine The specification of construction materials is shown in Table 1. Using treadle-operated guillotine, two pieces of dimension 350 mm x 250 mm and two pieces of dimension 350 mm x 100 mm were cut from a 2 mm thick standard size of stainless steel sheet. The components were joined together by arc welding and the edges were smoothened by grounding to form the hopper of the extractor. A rectangular shape of dimension 551 mm x 471 mm was cut from the mild steel sheet and folded to a hemispherical shape to form the base collector of juice. An opening of dimension 100 mm x 80 mm was cut out on the base collector and a channel was welded to it for the outlet flow of juice after extraction. The screw blade was fabricated from a gauge 2 mm stainless steel sheet which was made into an helix of

five circular discs of an external diameter 238 mm internal diameters of 50 mm, 46 mm, 42 mm, 38 mm and 36 mm. Then the discs were welded together to form the screw blade in an helical form. The top cover was fabricated from the gauge 2mm stainless steel sheet of which a rectangular shape of dimension 551 mm x 471 mm was cut and rolled into a semicircular shape. It was then folded at the edges to stand on the machine. For the perforated drum, a rectangular sheet of dimension 740 mm x 570 mm was cut from the stainless steel sheet and series of holes were drilled on it after marking with a centre punch. It was then folded and welded into a cylindrical drum with the perforations made in such a way that the inside has abrasive surface. The main frame and motor stand was made from an angle iron of dimension 40 mm x 40 mm x 4 mm. Four pieces each of length 1050 mm, 700 mm , 380 mm and 210 mm were cut using a power hacksaw and welded to together to form the machine frame and electric motor stand. Table 1. Materials used for the construction of the mango juice extractor and their specifications Materials Stainless steel sheet Stainless steel plate Stainless steel rod

Mild steel angle iron

Specifications 1 mm thickness, standard size 2 mm thickness, standard size Ä 5 mm, ŕľ&#x2014; standard length Ä 25 mm, ŕľ&#x2014; standard length Ä PP ŕľ&#x2014; standard length 1.0 mm thickness, ŕľ&#x2014; standard size 40 x 40mm x 4, standard length

Pillow bearing Cast iron pulley Cast iron pulley V - belt Bolts and nuts Welding electrode Welding electrode Welding electrode Cutting disc Grinding disc

Ä PP Ä 310 mm Ä 65 mm B 65 M 19, M 13, M 10 Gauges 12 stainless steel Gauge 10 stainless steel Gauge 12 mild steel Ä PP Ä PP

Stainless steel rod Stainless steel rod Stainless steel mesh

Quantity 1 1 1 1 1 1 1 ŕľ&#x2014; 1 pair 1 2 1 10, 14, 8 4 dozens 2 dozens 8 dozens 1 1

Testing of the machine Freshly harvested and ripe mango fruits were obtained from a fruit merchant in Ilorin environment. The fruits were washed, weighed and prepared ready for juice extraction. The machine was set into operation and known weights of the fruits were fed into the machine through the hopper. In the extraction unit, the screw conveyor conveyed the mango fruit, tore/scrapped and macerated the mesocarp, pressed and squeezed the mesocarp against the perforated cylindrical drum in order to extract the juice. The juice extracted was drained through the stainless screen into the base collector and discharged through the juice channel and weighed while the residual wastes were collected and weighed separately. From the values obtained, juice yield, extraction efficiency and extraction loss were calculated using Tressler and Joslyn (1961) equation as in Badmus and Adeyemi (2004) and Olaniyan (2010) as:

(6) (7)

ൣ ൫ ൯ ൧

(8)

where, JY, JE, and EL are juice yield, extraction efficiency and extraction loss respectively in %; WJE, WRW and WFS are weights of juice extracted, residual waste and feed sample respectively in g and x is the juice content of pineapple in decimal. Each test was carried out in triplicates.

Results and discussion The results of testing showed that the average juice yield, extraction efficiency and extraction loss were 34.56 %, 55.14 % and 10.15 % respectively. Badmus and Adeyemi (2004) and Olaniyan (2010) used these criteria for pineapple juice and orange juice extraction respectively. The results the tests showed that the machine performed satisfactorily but there is still room for improvement. An improvement in the design of the screw conveyor of the extraction chamber is expected to improve the efficiency of extraction process in terms of juice yield and juice recovery efficiency; hence, this is recommended for further study.

Conclusion A small scale machine for extracting mango juice from mango fruit was designed, fabricated and tested. The extractor was portable enough for local production, operation, repair and maintenance while all the construction materials were available locally and at affordable costs. Powered by a 2.5 hp single-phase electric motor, the machine has average juice yield, extraction efficiency and extraction loss of 34.56 %, 55.14 % and 10.15 % respectively with a production cost of about USD 565. The machine can be used for small scale mango juice extraction in the rural and urban communities and can be scaled-up for industrial application. An improvement in the design of the screw conveyor of the extraction chamber is expected to improve the efficiency of extraction process in terms of juice yield and juice recovery efficiency; hence, this is recommended for further research.

Bibliography Badmus, G. A., and Adeyemi, N. A. (2004). Design and fabrication of a small scale pineapple fruit juice extractor. Proceedings of the 5th International Conference and 26th Annual General Meeting of the Nigerian Institution of Agricultural Engineers 26, 285-291. Braddock, R. J. and Marcy, J. E. (1985). Freeze Concentration of Pineapple Juice. Journal of Food Science, 50: 1636–1639. Hans, J. B., and Joachin, W, (1986). Fruit juice processing. Institute of Fruit and Vegetable Technology, Technical University of Berlin, Germany. Hongvaleerat, C. L., Cabral, M. C., Dornier, M., Reynes, M., and Ningsanond, S. (2008). Concentration of pineapple juice by osmotic evaporation. Journal of Food Engineering 88 (4), 548–552. Ihekoronye, A. I., and Ngoddy, P. O. (1985). Integrated Food Science and Technology for the Tropics. Macmillan Education Ltd., London, UK, 321 pp. Khurmi, R. S., and Gupta, J. K. (2008). A Textbook of Machine Design (14th ed.). Eurasia Publishing House (PVT) Ltd., New Delhi, India, 1230 pp. Olaniyan, A. M. (2010). Development of a small scale orange juice extractor. Journal of Food Science and Technology 47 (1), 105-108. Olaniyan, A. M., and Babatunde, O. O. (2012). Development of a small scale sugarcane juice extractor using a screw pressing system. Advanced Materials Research 367, 699-709. Onwualu, A. P., Akubuo, C. O., and Ahaneku, I. E. (2006). Fundamentals of Engineering in Agriculture (1st ed.). Immaculate Publications Ltd., Lagos, Nigeria, 397 pp. Shigley, J. E., and Mischke, C. R. (2001). Mechanical Engineering Design (6th ed.). McGraw-Hill Companies, Inc., New York, USA. Tressler, D. K., and Joslyn, M. A. (1961). Fruit and Vegetable Juice Technology (1st ed.). AVI Publishing Company, Inc., Connecticut, USA.

Conceptual design of a column dryer for paddy rice: Fabrication and testing of prototype A. M. Olaniyan1, A. A. Alabi2 Department of Agricultural and Biosystems Engineering, Faculty of Engineering and Technology, University of Ilorin, P. M. B. 1515, Ilorin 240003, Kwara State, Nigeria; 1amolan397@hotmail.com, 2contactabiola@yahoo.com

Abstract Rice (Oryza sativa) is an important food crop which belongs to the Gramineae (grass) family. It is an excellent source of carbohydrates, vitamins (such as vitamin D), minerals (such as thiamine, iron, riboflavin and calcium), fibre and other nutrients that are valuable for human growth and health. As a staple food for more than 60 percent of the world population, rice is low in fat and salt and contains no cholesterol, preservatives or additives that are injurious to human health. Drying is one of the most important processes involved in the postharvest handling and processing of rice - other processes include threshing, parboiling, post-drying milling, cleaning, polishing and packaging. In this study, a column dryer was designed, built and tested for small scale drying of paddy rice in order to make the produce available all the year round in reasonable quantity, good quality and affordable costs. While designing and in material selection, consideration was given to portability, durability, ease of operation and maintenance, and techno-economic status of the and small scale tomato farmers and rice processors who are the intended users of the dryer. The functional parts of the dryer included air vent, locking device, an 0.5 hp centrifugal fan inside a fan casing, thermostatically-controlled electric heaters inside a heating chamber and a drying chamber consisting the plenum chamber surrounded by two perforated grain columns. In operation, paddy is fed through the hopper and flow into the vertical grain columns surrounding the plenum unit in the drying chamber. Air is heated by the heaters in the heating chamber and the heated air is conveyed to the plenum chamber and passes through the grain-filled columns. Hence, drying takes place by heat and mass transfer processes in the two perforated vertical grain columns on either side of the plenum chamber while the residual air escapes through the vents on either side of the dryer. A preliminary test carried out on the dryer showed that it was able to reduce the moisture content of paddy rice samples from 22.36 % to 13.37 % indicating that the dryer performed satisfactorily. Powered by a 1.0 hp singlephase electric motor, the dryer has a production cost of USD 375 including labour and the cost of electric motor. Keywords: Column dryer, Conceptual design, Paddy.

Diseño conceptual de un secador de la columna para arroz con cáscara: Fabricación y pruebas del prototipo Extracto El arroz (Oryza sativa) es una cosecha de la comida importante que pertenece a Gramineae (hierba) la familia. Es una fuente excelente de hidratos de carbono, vitaminas (como la vitamina D), minerales (como tiamina, hierro, riboflavina y calcio), fibra y otros nutrientes que son valiosos para crecimiento humano y salud. Como un alimento básico para más del 60 por ciento de la población mundial, el arroz es bajo en grasa y sal y no contiene ningún colesterol, preservativos o aditivos que son perjudiciales para la salud humana. Secar es uno de los procesos más importantes implicados en el manejo de la postcosecha y procesamiento de arroz - otros procesos incluyen trillar, cocer a medias, postsecar la molienda, limpieza, pulimento y embalaje. En este estudio, un secador de la columna se diseñó, se construyó y se probó de secar de pequeña escala del arroz con cáscara a fin de hacer los productos disponibles todo el durante todo el año en cantidad razonable, buena calidad y gastos económicos. Diseñando y en la selección material,dieron la consideración a portabilidad, durabilidad, facilidad de operación y mantenimiento y estado techno-económico del y agricultores del tomate de pequeña escala y procesadores de arroz quienes son los

usuarios intencionados del secador. Las partes funcionales del secador incluyeron el ventilador, cerrando con llave dispositivo, un 0.5 ventilador centrífugo hp dentro de una cubierta del admirador(ventilador), radiadores eléctricos termoestáticamente controlados dentro de una cámara calentador y una cámara secante que consiste la cámara del pleno rodeada por dos columnas del grano perforadas. En la operación, el arrozal se alimenta a través del saltador y flujo en las columnas del grano verticales que rodean la unidad del pleno en la cámara secante. El aire es calentado por los calentadores en la cámara calentador y el aire acalorado(con calefacción) se comunica a la cámara del pleno y pasa por las columnas llenas del grano. De ahí, secar ocurre por procesos de transferencia de masa y transferencia de calor en las dos columnas del grano verticales perforadas a ambos lados de la cámara del pleno mientras el aire residual se escapa a través de las aberturas(respiraderos) a ambos lados del secador. Una prueba preliminar realizada en el secador mostró que era capaz de reducir el contenido de humedad de muestras del arroz con cáscara del 22.36% al 13.37% que indica que el secador funcionó satisfactoriamente. Impulsado por un 1.0 motor eléctrico de la fase sola hp, el secador tiene unos costes de producción de 375 USD incluso el trabajo y el coste del motor eléctrico. Palabras clave: Secador de la columna, diseño Conceptual, Paddy.

Introduction Rice (Oryza sativa) is an important food crop which belongs to the Gramineae (grass) family. It is an excellent source of carbohydrates, vitamins (such as vitamin D), minerals (such as thiamine, iron, riboflavin and calcium), fibre and other nutrients that are valuable for human growth and health. As a staple food for more than 60 percent of the world population, rice is low in fat and salt and contains no cholesterol, preservatives or additives that are injurious to human health. Drying minimizes postharvest losses in rice, enhances safe storage, improves milling quality, facilitates efficient transportation, distribution, further processing and utilization. According to Gummert et al (2004), delay in drying, incomplete drying or ineffective drying reduce grain quality of paddy and results in qualitative and quantitative losses. This suggests that drying cannot be overemphasized in handling and processing of rice in order to ensure food and nutritional quality and abundant food supply among majority of the world population. A multipurpose dryer was developed by Ilechie et al (2010) to help minimize losses of agricultural produce by drying them to the safe moisture content that will enable them to have long storage life. Bahnasawy et al (2010) experimentally evaluated the performance of a laboratory-scale dryer for drying some milk-juice blends and whole milk under different drying conditions. There is scarcity of knowledge on fundamental design computations and theoretical analysis of dryers for paddy rice. Therefore, the objectives of the work reported in this paper were as follows: (i) to design and analyze a small scale semi-continuous flow dryer for paddy rice; (ii) to fabricate the dryer based on the design specifications using locally available and low cost construction materials and; (iii) to test and evaluate the performance of the dryer using freshly-harvested and parboiled paddy rice.

Materials and methods Description of the dryer The dryer consists of four major units: a feeding hopper, a drying chamber, the tapering section and the heating unit. The drying chamber consists of the plenum chamber surrounded by two perforated vertical columns. The plenum chamber is the unit in which the blower delivers the drying air before entering the grain bulk. It was designed to be between the vertical grain columns in order to distribute the air uniformly trough the grain. In the heating chamber, which has four electrical heating coils of 1.20 kW each, air is heated and a backward curved centrifugal fan sucks the heated air into the plenum chamber while residual exits through the vent. In operation, In operation, paddy rice is fed into the hopper and then flows into the vertical grain columns surrounding the plenum unit in the drying chamber. Heated air flows into the plenum and passes through the paddy-filled grain column. Drying takes place between the two perforated parallel screens on either sides of the plenum chamber while the residual air escapes

through the vents on either sides of the dryer. After drying, the locking device is opened, the dried paddy is released into the tempering section, allowed to cool and later discharged. The exploded view of the dryer is shown in Figure 1.

Design considerations While designing the dryer, considerations included quantity of fresh paddy rice to be dried over a specified period of time = 24 kg of fresh paddy rice in 2 h; average ambient temperature and relative humidity for Ilorin area at the particular time under consideration = 27 0C and 70 % respectively; initial moisture content of fresh paddy rice = 27 % (wet basis); and final moisture content considered safe for dried paddy = 14 % (wet basis). Other considerations included ease of loading fresh paddy rice into and removing dried paddy rice out of the drying chamber; mechanism of heat sensing and temperature control systems; and no leakage of heat during the drying process. Also considered was a strong main frame to ensure structural stability and strong support for the dryer; a backward-curved centrifugal fan having enough power to force the required quantity of heated air through the paddy-filled vertical column in the drying chamber during the drying process.

Figure 1. Exploded view of the column dryer

Design calculations Mass of water to be removed to be removed from the paddy The mass of water to be removed from the paddy rice is calculated from the relationship given by Ichsani and Dyah (2002) as:

(1)

where; mw and mi are the mass of moisture to be removed and initial mass of paddy rice respectively in kg; Mo and Mf are the initial and final moisture contents of paddy rice respectively in % (wet basis). With mi = 24 kg, Mo = 27 % (wet basis) and Mf = 14 % (wet basis), hence, mw = 3.63 kg. Therefore, 3.63 kg of water would be removed from the paddy rice to obtain the shelf-stable moisture content of 10 % (wet basis).

Quantity of air required for drying the paddy rice The quantity of air required for drying the paddy rice can be calculated from the basic energy balance equation for drying process (Ichsani and Dyah, 2002) as:

ŕľŤ ŕľŻ

(2)

where; is the mass of drying air in kg; is the specific heat capacity of air at constant pressure in J/kg 0C; and are the initial temperature and final temperature of drying air respectively in 0C; and is the latent heat of evaporation of free water from the paddy rice in J/kg. The quantity of air can be calculated by idealizing the drying process on the psychometric chart. If ambient air at temperature TA (27 0C) and relative humidity ŕ˘ĽA (70 %) is heated to temperature TB (45 0C), then ŕ˘ĽA will reduce to ŕ˘ĽB. This heated air is used to remove water, mw (3.63 kg) from paddy rice of mass Mo (24 kg) until an equilibrium ŕ˘ĽC is reached. The temperature of drying air will reduce from TB to TC and the humidity ratio, w, will increase from WB to WC with increment of Â¨:CB = (WC - WB). It follows therefore that the mass of air required to remove moisture in the drying process is represented by Ichsani and Dyah (2002) as:

Îż

(3)

where; ma is the mass of air required to remove moisture from the paddy rice; mw is the quantity of water to be removed; Â¨:CB is change in humidity ratio which is the moisture that can be removed by the heated air; and n is the pickup factor. According to Axtell (2002), a perfect transfer of moisture is not possible in practical drying of food and biological materials and, therefore, in designing dryers for these products, a pick up factor is introduced. This pick up factor takes into account the nature of the food and biological materials to be dried and the ease with which it releases moisture to the air. Hence, the actual amount of water that would be removed from the products per kg of drying air can easily be determined. Given that from the psychometric chart (at ambient temperature and relative humidity of 27 0C and 70 % respectively), WB = 0.016 kg/kg dry air and WC = 0.0236 kg/kg dry air, hence, Â¨:CB = 0.076 kg/ kg dry air. Therefore, using a pick up factor of 0.25 and substituting mw = 3.63 kg and Â¨:CB = 0.0019 kg/ kg dry air into Equation 3 above resulted in ma = 1910.52 kg. Since drying is to be carried out at 2 h per batch, hence, ma = 955.26

kg/h or 0.265 kg/s. Therefore the mass flow rate or quantity of moisture to be removed from the fish per unit time is 0.265 kg/s.

Size and type of fan to convey the heated air to the drying chamber for drying The fan size can be deduced by calculating the volumetric flow rate of the heated air which was given by Axtell (2002) as: ×

(4)

where; mv is the volumetric flow rate of the drying air in m3/s and ‫ݒ‬௦ is the specific volume of the drying air in m3/kg. Substituting vs = 0.871 m3/kg (from psychometric chart) and ma = 955.26 kg (from Equation 3), hence, mv = 832 m3/h or 0.230 m3/s. Therefore, a 0.5 hp centrifugal fan of speed 0.230 m3/s is selected for the dryer.

Energy required to heat the quantity of air meant for drying the paddy rice In order to select the heating element for the dryer, the quantity of heat energy required for raising the drying temperature to 45 0C from ambient temperature of 27 0C is calculated from Equation 5 (Axtell, 2002) as:

(5)

where; is amount of heat energy in kJ/s; is air mass flow rate in kg/s; ݄ଵ is specific enthalpy of air at inlet in kJ/kg air; and is specific enthalpy of air at the drying temperature in kJ/ kg air. With h1 = 68.0 kJ/kg air; h2 = 86 kJ/kg air; and ma = 0.265 kg/s (from Equation 3), hence, 4.7 kJ /s or 4.7 kW. Therefore, 4 units of electric heater each of 1.20 kW each or 3 units of 1.6 kW each can be used.

Fabrication of the dryer The specification of construction materials is shown in Table 1. Using power hacksaw, Standard lengths of square pipe of dimension 25 mm x 55 mm were cut to four pieces of 550 mm length, six pieces of 600 mm length and two pieces of 300 mm length to form the frame motor seat of the dryer. Using a treadle operated guillotine, eight pieces of sheet of dimension 350 mm x 600 mm and four pieces of dimension 600 mm x 700 mm were cut from a mild steel sheet of gauge 1 mm to form the outer and inner walls, top cover and base of the drying chamber. In the same manner, the shutter and locking device were constructed using a gauge 1 mm mild steel sheet. The vertical columns which hold the paddy rice during drying were fabricated from four pieces of gauge 1 mm perforated galvanized steel sheet of dimension 660 mm x 350 mm with holes 2 mm diameter. All the various components were joined together by welding and then assembled. Table 1. Some materials used for construction of the dryer and their specifications Materials Galvanized steel sheet Perforated galvanized sheet Mild steel sheet Pair of hinges Blower Heater Thermostat Lagging material Square pipe Angle iron Square pipe

Specifications Thickness 1 mm I200 mm x 600 mm, thickness 1 mm Thickness 1 mm 75 mm size 0.5 hp Centrifugal fan with prime mover 1.20 kW electric heater 100C – 1000C (graduated in 50 C) Wool fibre 16 mm x 16 mm mild steel 40 mm x 40 mm mild steel 25 mm x 25 mm mild steel

Quantity 1 standard size 6 pieces 2 standard size 1 1 4 1 Lump 1 standard length 1/2 standard length 1 standard length

Heater cable Copper wire Painting

3 mm 2 mm

6 yards 6 yards Lump

Testing of the dryer Testing procedure was carried out in the Processing Laboratory of the Department of Agricultural and Biosystems Engineering, University of Ilorin, Ilorin, Nigeria. Enough paddy rice was purchased from a farm in Tsaragi in Edu Local Government Area of Kwara State and parboiled using a steam parboiler designed and built prior to this study. After parboiling, draining and equilibration at room temperature, the initial moisture content was determined by an oven method using a laboratory convective air oven. The dryer was pre-heated to a temperature of 45 0C by means of temperature regulator while the paddy rice samples were being prepared to ensure stability of the condition of the drying chamber. 6 kg of the parboiled paddy rice were weighed and transferred through the hopper into the vertical grain surrounding the plenum unit in the drying chamber. After the 2 h drying time, the dried paddy rice was from the dryer and the final moisture content determined and the test was carried out in triplicates.

Results and discussion Results showed that the dryer was able to dry paddy rice from initial moisture content 22.36 % to a moisture content of 13.37 %. The result obtained compares favourably with previous study in product drying including Omodara and Olaniyan (2012), Bahnasawy et al (2010) and Hassanain (2010). The result of the testing indicated `the satisfactory performance of the dryer but there is still room for improvement. The dryer can be scaled up for commercial drying of paddy rice; hence, it is recommended for use in rice processing industry.

Conclusion A column dryer was designed, fabricated and tested for paddy rice drying. The dryer was able to dry the paddy rice from an initial moisture content 22.36 % to a moisture content of 13.37 %. Powered by a 1.0 hp single-phase electric motor, the dryer has a production cost of USD 375 including labour and the cost of electric motor. The dryer can be used for small scale paddy rice processing and should therefore be scaled up for industrial application.

Bibliography Axtell, B. (2002). Drying Food for Profit: A Guide for Small Business. 1st ed. London, UK: Intermediate Technology Development Group Publishing Ltd. Bahnasawy, A. H., Okasha, A. E., and Gonbeej, E. E. (2010). Performance evaluation of a laboratory scale spray dryer. Misr Journal of Agricultural Engineering 27 (1): 326-346. Gummert, M.; Rickman, J. F. and Bell, M. (2004). Drying systems. Rice fact sheets. International Rice Research Institute Bulletin, Manila, Philippines. Hassanain, E. E. (2010). Some construction parameters of unglazed perforated solar dryers for medicinal plants. International Journal of Agricultural and Biological Engineering 3 (4): 73-79. Ichsani, D. and Dyah, W. A. (2002). Design and experimental testing of a solar dryer combined with kerosene stoves to dry fish. American Society of Agricultural and Biological Engineers 1-3. Ilechie, C. O.; Ige, M. T.; Aibangbee, G. F.; Ogblechi, S. R.; Amiolemhen, P. E., and Abikoye, B. O. (2010). Development and performance evaluation of a multipurpose dryer. Proceedings of the 3rd International Conference on Engineering Research and Development 1152-1153. Omodara, M. A. and Olaniyan, A. M. (2012). Effect of pre-treatments and drying temperatures on drying rate and qualities of African catfish (Clarias gariepinus). Journal of Biology, Agriculture and Healthcare 2 (4): 111.

Desempeño climático de una granja cunícula del centro de México mediante Computational Fluid Dynamics (CFD). J. Flores-Velázquez1, F. Villarreal-Guerrero1, J. L. Lara-Mireles1, J.I. Montero2 y D. Piscia Ronci2 1

Facultad de Agronomía, Universidad Autónoma de San Luis Potosí. Carretera San Luis Matehuala, Km. 14.5. Soledad de Graciano Sánchez. 78321. San Luis Potosí. jorge.velazquez@uaslp.mx 2 Institut de Recerca i Technologies Agricolas (IRTA) Cabrils, Barcelona, España.

Resumen La Dinámica de fluidos computacional (CFD) es una herramienta que, combinada con modelos teóricos y experimentación, proporciona resultados robustos en la descripción de la dinámica del viento. Con ello, se puede inferir sobre el comportamiento de otros factores, como la humedad y la distribución de nitrógeno. Utilizando las metodologías anteriormente mencionadas, el objetivo de este trabajo fue describir el efecto del sistema de ventilación natural de una granja cunícula rústica típica del centro de México, sobre las condiciones climáticas de su interior usando CFD. En esta región, los sistemas de producción de este tipo pasan por un periodo crítico principalmente en la época de alta insolación, la cual ocasiona elevadas temperaturas y una reducción en la humedad relativa, promoviendo en conjunto el incremento de los niveles de nitrógeno amoniacal, incrementando la tasa de mortandad de los conejos. Un sistema de ventilación eficiente sería capaz de mantener niveles de temperatura adecuada mediante una tasa de ventilación superior a los 20 Vol h-1. La granja se localiza en las Instalaciones de la Universidad de Chapingo, México, y tiene dimensiones de 24x4.8x6.5 m (largo x ancho x alto) y una densidad de 20 conejos m-2. Un sistema de monitoreo del clima fue instalado en el verano de 2012 para validar el modelo utilizado en el presente estudio. El sistema incluyó sensores de radiación, de temperatura del aire y del suelo, así como de dirección y velocidad del viento interior. Asimismo, se contó con una estación meteorológica exterior. Entre los resultados, se observa una drástica reducción en la tasa de ventilación al variar la dirección de los vientos, siendo de 5 kg s-1 si el viento es perpendicular a las ventanas laterales y 0.004 kg s -1 si la dirección es paralela. En consecuencia mayores índices de nitrógeno se registran bajo el segundo escenario, lo que confirma la importancia de la orientación y dimensiones de la granja en el manejo de la producción. Palabras clave: Perfil de temperatura, turbulencia, gradiente, manejo climático, niveles de nitrógeno

Climate performance in a rabbit’s farm typical of central Mexico by using Computational Fluid Dynamics (CFD) Abstract Computational fluid dynamics (CFD) is a tool, which combined with theoretical models and experimentation, provides accurate results in the description of the dynamics of wind and thereby infer about the behavior of other factors, such as humidity and distribution of nitrogen. By using the metodologies previously mentioned, the aim of this work was to describe the effect of the natural ventilation system of a rabbit rustic farm, typical of the center of Mexico, on its inside climatic conditions using CFD. In this region, the production systems of this kind pass through a critical period, mainly in the season of high isolation, which cause high temperatures, a reduction in the relative humidity and promote the increment of ammoniac nitrogen levels, which accentuates the carnage of the rabbit. An efficient ventilation system would be capable of maintaining adequate temperature levels with a ventilation rate of 20 Vol h-1. The farm is located in the facilities of the University of Chapingo, Mexico, and has dimensions of 24x4.8x6.5 m (length x width x height) and a density of 20 rabbits m-2. A monitoring system was installed in the summer of 2012 to validate the model used in the present study. The system include sensors of radiation, air and soil temperature, as well as the inside wind speed and direction. Moreover, a weather station was monitoring the outside climate. Among the results, drastic reduction in the ventilation rate was observed due to change in the wind direction, being 5 kg s-1 if the wind was perpendicular to the side vents and 0.004 kg s-1 if

the direction was parallel. Accordingly increased rates of nitrogen were registered under the second scenario, which confirms the importance of orientation and dimensions of the farm in the management of production. Keywords: Temperature profile, turbulence, gradient, climate management, nitrogen levels

Justificación Una explotación pecuaria debe ser confortable, limpia y sobre todo, debe contar con cuartos capaces de controlar factores del clima como la temperatura, la humedad, y los factores asociados con el movimiento del aire y gases que se generan en los procesos de producción. En una granja de conejos, uno de estos gases es el amonio (NH3) el cual en altas concentraciones resulta tóxico por su inhalación. El amonio es formado por una bacteria que degrada la orina y el excremento del conejo y este proceso se acelera en presencia de calor. Por ello, los problemas asociados a la toxicidad del amonio son observados en verano principalmente (Van Praag, 2010). Bajo estas condiciones, el conejo puede presentar anorexia, dificultad al respirar, cianosis y fiebre, debido al incremento del amonio en la sangre, tejidos, hígado y riñones (Marenko et al., 1992). La mayoría de las instalaciones donde se reproducen los conejos han sido adaptadas de estructuras existentes sin tener en cuenta que en cualquier granja para conejos, el elemento optimo para su reproducción y manejo es el sistema de ventilación y, que entre los factores que determinan la eficiencia de este, está la ubicación de las ventanas de entrada y salida de aire. Con lo anterior se combaten dos problemas, el aire caliente del verano y la concentración de amonio en el aire. Una forma de controlar el clima es mediante sistemas mecánicos, no obstante los costos económicos y ambientales sugieren el uso de alternativas pasivas de ventilación, en las cuales el diseño de la instalación es el primer factor a evaluar (ASHRAE, 1999). Esto incluye considerar los requerimientos de espacio, materiales utilizados en el piso y techo, y lugares donde se depositaron los desechos (ASHRAE, 2001). El sistema de ventilación pasivo, es aquel que utiliza como fuerza motriz para la circulación de aire la diferencia de presión y temperatura que se genera de manera natural, y en este caso el aspecto básico a considerar es la relación del área de ventanas con respecto a la superficie de la instalación. Esto significa que la ventana de entrada debe ser idealmente de frente a la dirección del viento, y la pared de la granja debe estar análogamente orientada hacia los vientos predominantes (Flores-Velazquez, 2010). Usualmente, se recomienda que la apertura de ventana de entrada sea localizada cerca del piso de la granja, y en la pared opuesta de forma escalonada; sin embargo en la mayoría de los casos, las ventanas de entada y salida están en la misma posición. El tamaño de las ventanas también debe ser diseñado (Zhu, et al., 2012); la superficie total de la entrada de aire debería ser ligeramente menor que la superficie total de salida, de lo contrario el aire se moverá mucho más lento. Dicho movimiento también está influenciado por la densidad de conejos presentes en las jaulas, y esto a su vez incide en la cantidad de amonio producido por la orina de los mismos. En México la explotación cunícula ha venido creciendo, no solo para el consumo de carne de canal sino para la producción de semen. Lograr mejores rendimientos está estrechamente relacionado con el acondicionamiento del clima de la granja. La dinámica de fluidos computacional ha sido extensamente utilizado en estudios de flujo de aire en instalaciones cerradas de uso pecuarias (Sven and Davies, 2002; Norton, et al., 2007). La modelación numérica permite un seguimiento cuantitativo de las variables climáticas (velocidad, presión, temperatura, etc.) en el interior de estas instalaciones, bajo diferentes condiciones ambientales virtuales de ventilación, con lo cual, sin ser sustitutivo, se pueden reducir inconvenientes de tiempo, espacio y costes que implican la experimentación para analizar el comportamiento de los fenómenos físicos de estos sistemas de producción(Norton, et. al., 2007). El análisis mediante la dinámica de fluidos computacional (CFD) se ha constituido como una herramienta en ingeniería que permite la simulación detallada de un sistema en el que haya flujos,

transferencia de calor y materia; basado en la resolución numérica de las ecuaciones fundamentales de conservación de materia, energía y cantidad de movimiento, aplicadas a un dominio discretizado convertido en una geometría mallada, conteniendo un número específico de volúmenes finitos (2 o 3 dimensiones). Estas ecuaciones se aplican a cada uno de estos volúmenes finitos obteniendo los valores de las variables características del sistema (presión, temperatura, turbulencia, etc.) con respecto al tiempo, para luego extrapolar los resultados mediante la integración al volumen total. Con este trabajo se pretende analizar el sistema de ventilación de una granja de conejos y su efecto en la distribución de variables climáticas inherentes al intercambio de aire.

Material y Métodos El planteamiento y solución del modelo que describe la dinámica del sistema de ventilación fue planteado mediante el enfoque CFD, para esto fue usado el programa comercial ANSYS WORKBENCH V. 14.5. El análisis en este tipo de biosistemas, usualmente involucra tres actividades básicas a partir de las cuales puede generar el modelo y con el simular comportamiento del fluido. Dichas actividades son, Preproceso, Proceso y Post procesos (Pre-Pro-Pos) (Figura 1), las cuales no son limitativas, por el contrario cada una puede funcionar como sistema de control de la siguiente, y con ello afinar la construcción del modelo, dicho procedimiento se ha aplicado en general para modelos de CFD de sistemas (Norton et al., 2007).

Figura 1. Proceso de construcción del modelo computacional. La orientación de la granja (Figura 1A) es de 12 ° NE que es la dirección dominante de los vientos. Su construcción (Figura 1B y D) consta de una malla de 1 432 130 elementos principalmente prismas (Figura 1C). El esquema de mallado usado fue el llamado “Cut Cell” con refinamiento en la jaula de los conejos y el piso colector. La simulación fue hecha en primer orden y la convergencia se logro con residuales de 1x10-3 excepto en energía que fue de 1x10-6. La validación del modelo se llevó a cabo inicializando el proceso de simulación con los datos experimentales y asumiendo la hipótesis de un algoritmo de resolución PISO (Pressure Implicit with Splitting of Operators. El tratamiento de la malla fue descrito por (Flores-Velázquez and Montero, 2008). Los datos climáticos fueron recolectados en el verano de 2012 y las hipótesis de simulación se enuncian en la tabla 1. Dos escenarios de ventilación fueron simulados, cuando la dirección del viento es paralelo a las ventanas de la granja y cuando el viento circula perpendicular a estas, con lo cual se pretende mostrar

la variación climática como resultado de la orientación, posición y dimensión de las ventanas de entrada y salida de aire, como sistema pasivo de ventilación. Tabla 1. Hipótesis de simulación de la granja cunícula. Hipótesis de simulación Segregado Implícita Estacionario K-e de dos ecuaciones

Solver Formulación Condicione de tiempo Modelo de viscosidad

Características de frontera Constante 4 m s-1 Malla: Porous jump Constante desde el suelo, hipótesis de Boussinesq y activado el efecto de flotación en el modelo de turbulencia Fuente constante desde el piso colector (18% NH4)

Velocidad del viento Tratamiento de medios porosos Fuente de calor Fuente de humedad y gases

Para inferir la dinámica del flujo, CFD utiliza las ecuaciones de Navier-Stokes, expresadas como un conjunto de ecuaciones en derivadas parciales no lineales que describen el movimiento de un fluido, su deducción es típicamente explicada a través de un balance de masa y energía sobre un volumen de control, y puede ser expresada como en la Ec. 1 (Anderson, 1995).

u S t

(1)

Siendo ρ la densidad (Kg m-3) en un tiempo t (s); es la divergencia; la variable de estudio;

u el vector de velocidad (m s-1); el coeficiente de difusión y S el termino fuente. Resultados y Discusión Caso 1. Dirección del viento paralelo a las ventanas laterales. El planteamiento inicial de este trabajo está dirigido a la evaluación del sistema pasivo de ventilación en una granja de conejos, la cual por su orientación, en el periodo de tiempo en que se tomaron los datos del clima, la dirección del viento ocurre paralela al eje longitudinal de la granja, es decir, paralelo a las ventanas de entrada y salida de aire. La figura 2 muestra tres perfiles transversales a 4, 12 y 20 m (1/4, centro y 3/4 de la longitud de la granja.).

Figura 2. Perfiles verticales cuando la dirección del viento es paralelo a la granja A) Vectores de velocidad del viento (m s-1), B) Temperatura del aire (K).

La Figura 2A muestra los vectores de Velocidad del Viento (m s-1) en la que se observa que aun cuando la velocidad del viento exterior sea media (4 m s-1), al interior existe una caída de velocidades de hasta el 90 %, con lo cual las tasas de ventilación promedio son de 0.004 kg s-1. La consecuencia inmediata es la presencia de gradientes de temperatura de 10 K en la jaula de los conejos (Figura 2B). Caso 2. Dirección del viento Perpendicular a la granja. En un sistema de ventilación pasivo, las dimensiones de las ventanas están determinando la eficiencia del mismo; su desempeño se basa en el tamaño, posición y relación con el área total, lo cual queda al descubierto en este escenario (Figura 3). La figura 3A muestra que la superficie de la ventana de entrada y la dirección del viento son determinantes en la tasa de intercambio.

Figura 3. Características fluidas cuando la dirección del viento es ortogonal a la granja A) Vectores de velocidad del viento (m s-1), B) Temperatura del aire (K).

Se detecta que más del 50 % del aire se ve impedido a ingresar por esa superficie de ventana, y así aporta una tasa de ventilación de 5.4 kg s-1 y en consecuencia, produce una mayor dispersión de gases tóxicos y un gradiente de temperatura menor de 5 K (Figura 3B), cuya tasa de cambio es similar a la de los gases que se están simulando, como el amoniaco (Figura 4) con viento paralelo (4A) y perpendicular (4B).

Figura 4. Distribución del Amoniaco como fracción de masa (%), en ambos escenarios A) dirección del viento paralelo y B) dirección del viento perpendicular a las ventanas.

Valores escalares del amoniaco, como resultado de la simulación, tomados en el centro de la granja, indican los efectos de su diseño. Por un lado la presencia de las mallas ocasiona una caída de presión del 90 %; aunado a esto, la altura de la ventana es un factor importante. Cuando el viento es paralelo a las ventanas, el aire que logra ingresar a la granja por diferencia de presiones tiene una mejor ventilación en la zona baja de las jaulas (Figura 5A), aun cuando las tasas de ventilación son prácticamente nulas. Por el contrario, cuando el viento fluye de manera ortogonal, la tasa de ventilación se eleva, pero gran parte de este aire que entra pasa de largo, y no remueve la masa del suelo por efecto térmico(Figura 5B).Entonces, la concentración de N en este parte es mayor, no así en la parte de la jaula y por arriba de ella.

Figura 5. Perfil vertical al centro del invernadero cuando la A) dirección del viento (4 ms-1) exterior es paralela y cuando es B)perpendicular a las ventanas.

Conclusiones Se muestra la distribución espacial del aire al interior de una granja de conejos. Un análisis CFD permite una representación visual de las variables de estado que se analizan y la influencia del diseño de la estructura, factores tales como orientación, área y ubicación de las ventanas de entrada y salida, que impacta en las condiciones climáticas de la granja. En verano los vientos dominantes son paralelos a las ventanas de entrada y salida. Bajo estas condiciones y sumando el efecto de la malla en las ventanas, las simulaciones muestran una reducción de la tasa de ventilación menores a 1 kg s-1. Cuando se simula el viento perpendicular a las ventanas la tasa se incrementa a 5 kg s-1, reduciendo el gradiente de temperatura hasta 4 K en las jaulas y produciendo una reducción en la concentración de amoniaco menor al 1% en la misma zona. No obstante, al igual que en invernaderos, una mayor tasa de ventilación no necesariamente asegura una mejora en la homogeneidad del ambiente del biosistema. Lo anterior debido a que los vientos en dirección perpendicular a la granja solo afectan el área donde se encuentran las jaulas, dejando el espacio inferior a las mismas prácticamente sin renovación de aire y dificultando la remoción de amoniaco en esta zona. Una siguiente investigación puede dirigirse al cambio de posición y tamaño de las ventanas como en la bibliografía se propone.

Bibliografía ASHRAE. (1999). Applications Handbook. American Society of Heating, Refrigeration and Air Conditioning Engineers. Atlanta, GA, USA. ASHRAE. (2001). Applications Handbook. American Society of Heating, Refrigeration and Air Conditioning Engineers. Atlanta, GA, USA. Anderson, J.D. (1995). Computational Fluid Dynamics. ISBN: 978-3-540-85055-7, McGraw-6 Hill, US. Flores-Velazquez, J., and Montero, J.I. 2008. Computational fluid dynamics CFD study of large scale screenhouse. Acta Horticulturae 797, 117-122. Flores-Velazquez, J. (2010). Analisis del clima en los principales modelos de invernaderos en Mexico mediante CFD. Tesis doctoral. Universidad de Almeria. Almeria, España. Makarenko, O.N., Skorik, L.V., and Mel'nichuk, D.A. (1992).The characteristics of nitrogen metabolism in the tissues of rabbits with ammonium toxicosis. Ukr Biokhim Zh. 64(6), 105-9. Norton, T., Sun, D., Grant, J., Fallon, R., and Dodd, V. (2007). Application of computational fluid dynamics (CFD) in the modeling and desing of ventilation systems in the agricultural industry: A review. Bioresource Technology. doi:10:1016/j.biortech.2006.11.025. Van Praag, E. (2010). Skin diseases of rabbits. 1 ed. Mediarabbit. 408 p. Sven, R., and Davies, T.W. (2002). Using CFD to model the internal climate of greenhouses: past, present and future. Agronomie 22 (2002) 3-19. Zhu, S., Yang, N., Liu, P., and He, Z. (2012). Measurements and Calculations of Ventilation Rate for Naturally Ventilated Animal Buildings: A Review. Ninth International Livestock Environment Symposium Sponsored by ASABE. Valencia, Spain.

Prediction and determination of weight and lycopene contents of stored tomatoes. M .O. Sunmonu

Department of Agricultural and Biosystems Engineering, University of Ilorin, PMB 15151, Ilorin, 240003, Kwara State, Nigeria Email Address: sholams2000@yahoo.co.uk

Abstract Three sets of four different types of passive evaporative cooling structures made of two different materials; clay and aluminium were designed and constructed as part of the study. One set consists of four separate cooling chambers. Two cooling chambers were made with aluminium container (cylindrical and square shapes) and the other two were made of clay container (cylindrical and square). These four containers were separately inserted inside a bigger clay pot interspaced with clay soil of 5 cm (to form tin-in-pot, pot-in-pot, tin-in-wall and wall-in wall) with the outside structure wrapped with jute sack. The other two sets followed the same pattern with interspacing of 7 cm and 10 cm, respectively. The set with 7 cm interspace served as the control in which the interspace soil and the jute sacks were constantly wetted at intervals of between 2 to 4 hours depending on the rate of evaporation with water at room temperature. The other two sets (5 cm and 10 cm interspaced soil) were constantly wetted with salt solution (sodium chloride) at the same interval to keep the soil in moist condition. Freshly harvested matured tomatoes were used for the experiments and the temperature and relative humidity were monitored daily. The weight, lycopene contents, bacterial and fungal counts of these produce were determined at intervals of three days for a period for stored tomatoes. Mathematical models (using essential regression software package) were developed to predict the weight and lycopene contents of the stored produce at various conditions considered in the study. The values of adjusted coefficient of determination were seen to be significantly higher .Also the analysis of variance table which tests the acceptability of the model from a statistical perspective was seen to be significant at 1% for all the selected models. By substituting different values of predictor variables into the model equations, the expected values of weight and lycopene contents of stored tomatoes were predicted. Further analysis was done using a paired sample t-test using SPSS 16.0 computer software package to show the level of significance between the mean of observed and the predicted values for all the models developed. Keywords: Prediction, modeling, storage, weight and lycopene.

Predicción y determinación de peso y contenido de licopeno de tomate almacenado. Abstracto Tres series de cuatro tipos diferentes de estructuras pasivas de refrigeración por evaporación hechos de dos materiales diferentes: arcilla y aluminio fueron diseñados y construidos como parte del estudio. Un juego se compone de cuatro cámaras de refrigeración separados. Dos cámaras de enfriamiento se hicieron con recipiente de aluminio (formas cilíndricas y cuadrado) y los otros dos se hicieron de recipiente de arcilla (cilíndrica y cuadrada). Estos cuatro contenedores se colocaron por separado dentro de una olla de barro grande inter-espacio, con suelo de arcilla de 5 cm (para formar tin-in-pot, pot-in-pot, estaño-en-pared y pared a pared-in) con la estructura exterior envuelto con saco de yute. Los otros dos grupos siguieron el mismo patrón y con intercalaciones de 7 cm y 10 cm, respectivamente. El conjunto con 7 cm de espacio intermedio sirve como el control en el que el suelo intermedio y los sacos de yute se humedecen constantemente a intervalos de entre 2 a 4 horas, dependiendo de la velocidad de evaporación de agua a temperatura ambiente. Los otros dos grupos (5 cm y 10 cm del suelo interspaced) estaban constantemente humedecidos con una solución de sal (cloruro de sodio) en el mismo intervalo para mantener el suelo en estado húmedo. Tomates madurados recién cosechadas fueron utilizados para los experimentos y la temperatura y la humedad relativa se controlaron diariamente. El peso, el contenido de licopeno, bacterianas y fúngicas recuentos de estos productos se determinaron a intervalos de tres días durante un período de tomates

almacenados. Los modelos matemáticos (utilizando el paquete de software de regresión esenciales) se han desarrollado para predecir el peso y el contenido de licopeno del producto almacenado en diversas condiciones consideradas en el estudio. Los valores del coeficiente de determinación ajustado se observaron a ser significativamente mayor. También la tabla de análisis de varianza que pone a prueba la aceptabilidad del modelo desde el punto de vista estadístico se ve que es significativo al 1% para todos los modelos seleccionados. Mediante la sustitución de diferentes valores de variables de predicción en las ecuaciones del modelo, se predijeron los valores esperados de contenido de licopeno de los tomates almacenados y peso. Otros análisis se realizó utilizando una muestra pareada t-test con el programa SPSS 16.0 software informático para mostrar el nivel de significación entre la media de los valores observados y predichos para todos los modelos desarrollados. Palabras clave: predicción, modelización, el almacenamiento, el peso y el licopeno.

Introduction Lycopene, especially in cooked tomatoes, has been found to help prevent prostate cancer (Xianquan et al., 2005). Natural genetic variation in tomatoes and their wild relatives have given a genetic treasure trove of genes that produce lycopene, carotene and anthocyanin (Redenbaugh et al., 1992; Rodriguez-Amaya, 2003). Tomato consumption has been associated with decreased risk of breast cancer, head and neck cancers and might be strongly protective against neurodegenerative diseases (Zhang et al., 2009; Rao and Balachandran, 2002; Fall et al., 1999; Suganuma et al., 2002). A predictive model is made up of a number of predictors, which are variable factors that are likely to influence future behaviour or results (Tijskenset al., 2001)). In predictive modelling, data are collected for the relevant predictors, a statistical model is formulated, predictions are made and the model is validated (or revised) as additional data become available. The model may employ a simple linear equation or a complex neural network, mapped out by sophisticated software (Tijskenset al., 2001).

Materials and methods One hundred and forty fresh samples of tomatoes used for this study and the samples were divided into four equal parts of 35 and stored inside the tin-in-pot, tin-in-wall, pot-in-pot and wall-in-wall storage structures with 5 cm soil interspace. Five tomatoes were selected from each storage method and weighed at every other day. The same number of tomatoes were used for the 7 cm and 10 cm soil interspace and weighed accordingly. The temperature and relative humidity of the stored tomatoes were measured daily and their averages were calculated for all the storage structures. The tomato samples were analyzed for lycopene contents using AOAC (1980) nutritional guidelines at interval of three days. 15000 parts/millions solution of sodium chloride was prepared by dissolving 225g of NaCl in 15 litres of water at room temperature and 450g of NaCl in 30 litres of water at room temperature for keeping the four structures in moist condition in the 5 cm and 10 cm soil inter-spaces respectively. The four structures in the 7 cm soil inter-space were kept in moist condition using 20 litres of water.The total fungal and bacterial plate counts were determined using the methods of Collins et al. (2004)at interval of three days. The bulk density and moisture contents of the soil were determined daily and their averages calculated at interval of three days in the laboratory using AOAC (1979) instruction guidelines.

Fitting Data

Experimental data were fitted to the mathematical models developed using Essential regression (software package). The degree of fitness of the model was determined using (R2), thereafter the models were validated using pair-wise t-test to compare the mean values of the observed and predicted data.

Results and discussion Model equations The best models were selected based on their values of R2as shown in equations 1 and 2 below. The existence and sufficiency of the regression models given in the equations above were also examined using the analysis of variance (ANOVA) of the multiple regression models (Table 1) on nutritional parameters as function of stored tomatoes. The analysis was carried out using essential regression computer software package. Regression models are sometimes examined or tested with Analysis of Variance (ANOVA).

Also the analysis of variance table (Table 1) which tests the acceptability of the model from a statistical perspective was seen to be significant at 1% for all the selected models. The models developed for stored tomatoes below (equations 1 and 2) were selected as the best performing models based on their respective values of adjusted coefficient of determination which were seen to be significantly higher. Also from the statistical ethics, adjusted coefficient of determination values between 50-70% are considered to be strongly reliable and between 80 to 90% are considered to be very strong. The mathematical models developed are reasonably accurate to predict the storability of stored tomatoes in passive evaporative cooling structures. Also, the model performance was found to be satisfactory and show good predictability.

Model equations for stored tomatoes WT* = 2.22E+02-6.98E+00 2γ + 3.20E-02T2F, R2 =81.48.% (1) ( 2) LP* = 1.15E+00 -7.86E-07R2σ +2.71E-03 F2-2.45E-03γF2 + 2.27E-06TM2, R2=84.53% *T=temperature, R=Relative Humidity, S=Soil Inter-space, =Storage Structure (1=Tin in pot or Pot in pot, 2=Tin in wall or wall in wall), γ=Material Component (1=Aluminium component, 2=Clay component), F=Fungal Count, σ=Bacterial Count, M=Soil Moisture Content, B=Bulk, LP=Lycopene, WT= Weight From the equations above , it can be seen that storage parameters ( temperature, relative humidity, storage structures, fugal and bacterial counts, material component and soil moisture contents have effect on the weight and nutritional compositions of stored tomatoes. Fungi activity affects (significant at P≤0.05) the weight and lycopene contents of stored tomatoes. The stored tomatoes in cylindrical structures made with aluminium (with 7 cm and 10 cm soil interspace) gave better results by producing more of red colour of stored tomatoes than produce in rectangular structures made with clay which is an indication of higher lycopene contents ( Salunkhe and Desai, 1984 ). In general, higher fungal counts were noticed in all the structures at the beginning of storage which was later reduced drastically at the end of storage. This may be attributed to the effect of salt solution as wetting media on the soil and the jute sack (Alexopoulos et al., 1996). The higher values of total fungi counts were obtained in the 7 cm soil interspace structures compared with the orange stored in the 5 cm and 10 cm soil interspace structures throughout the storage period due to the absence of salt solution as wetting media to control the growth of fungi. . The higher values of fungal counts in the 7 cm soil interspace are an indication of higher population of fungi on the stored tomatoes ( Sunmonu et al., 2012b). Also the absence of salt solution on the 7 cm soil interspaced structures must have caused the reduced value of ascorbic acid contents by the action of microorganisms. The toxic nature of salt solution can reduce the action and growth of microorganisms (Alexopoulos et al., 1996). In general, higher bacteria counts were noticed in all the structures at the beginning of storage which was later reduced drastically at the end of storage. This may be attributed to the effect of salt solution as wetting media on the soil and the jute sack (Alexopoulos et al., 1996). Also temperature and relative humidity actually affects (significant at P≤0.05) the nutritional values of stored tomatoes., higher values of relative humidity above 90% must have contributed to the action of microorganisms which led to the higher fungal and bacterial counts on the surface of the fruits thereby reducing their food values (Chandy, 2000).All these different in values of storage parameters accounted for the higher R2 values in the model equations. Figure 1 showed the picture of stored tomatoes in different storage structures.

Model validation

By substituting different values of predictor variables/factors into the model equations, the expected values of weight and lycopene contents of stored tomatoes were predicted. The predicted and measured (observed) values were plotted (Figures 2 and 3 below) for stored tomatoes. The graphs suggest a very close relationship between the observed and the predicted- an indication of a good fit. Further analysis was done using a paired sample t-test using SPSS 16.0 computer software package. The result is shown in Table 2. The results of the pair-wise t-test show that there is no significant difference between the mean of observed and the predicted values for all the models developed. This implies that all the models developed are adequate and can be used to predict optimum values of the weight and lycopene contents of stored tomatoes.

Table 1: Analysis of variance of the multiple regressions on nutritional parameters as function of stored tomatoes

________________________________________________________________________________ Variable

Source

Regression

Df 2

SS 29438.5

MS 14719.3

Residual

44713.8

784.45

Total

Regression

74152.3 0.08075

0.02019

Residual

0.122

0.00221

Total

0.202

LYP

F 18.76

F Sig.. 0.001*

9.128

0.001*

*significant at 5% level Table 2: Pair-wise test comparing observed and predicted values of measured parameters in stored tomatoes. Mean Std. Error Mean T Df Sig.(2-tailed) Correlation Pair sample observed- predicteda observed- predicted

0.00000

3.62696

0.000

1.000

0.610

0.00002

0.00620

0.003

0.998

0.573

a=weight. e=Lycopene.

Figure 1: Pictures of stored tomatoes in different structures

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 Figure 2: Predicted and observed values of lycopene content for stored tomatoes

Predicted WT

Figure 3: Predicted and observed values of weight for stored tomatoes

Conclusions This study has shown the use of model equations to predict the weight and lycopene contents of stored tomatoes under different storage conditions and parameters. The mathematical models developed are reasonably accurate to predict the storability of stored tomatoes in passive evaporative cooling structures. Also, the model performance was found to be satisfactory and show good predictability.

Bibliography Alexopoulos, C. J., Mims, C. W. and Strobel, G. A. (1996). Introductory Mycology, 4th edn. New York: Wiley. AOAC (1979). Association of official analytical chemistry. Approved method of analysis. AOAC (1980). Association of analytical chemists. Official methods of analysis, 12th ed., Washington DC, USA. 26, 403. Chandy, K.T. (2000). Post-Harvest Loss of Fruits and Vegetables Booklet No. 74. Post-Harvest Techniques: PSTHTS-3. Collins, C. H., Lyne, P. M., Grange, J. M. and Falkinham, J. O. (2004). Collins and Lynes microbiological methods, 8th Edition. Amold Publishers, USA. Fall, P.A., Fredrikson, M., Axelson, O. and Granérus, A.K. (1999). "Nutritional and occupational factors influencing the risk of parkinson's disease: A case-control study in southeastern Sweden". Movement Disorders14 (1): 28–37 Rao, A.V. and Balachandran, B. (2002). "Role of oxidative stress and antioxidants in neurodegenerative diseases". Nutritional Neuroscience5 (5): 291–309. Redenbaugh, K., Bill, H., Belinda, M., Matthew, K., Ray, S., Rick, S.,et al. (1992). Safety assessment of genetically engineered fruits and vegetables: A case study of the elavrsavr tomato. CRC Press. P288 Rodriguez-Amaya, D. (2003). Food carotenoids analysis, composition and alterations during storage and processing of foods. Forum Nutrition. 56:35-7pp. Salunkhe, D.K. and Desai, B.B.(1984). Postharvest Biotechnology of Vegetables. Volume 1. CRC Press, Inc.BocaRaton, Florida, US. 55-82pp. Suganuma, H., Hirano, T., Arimoto, Y. and Inakuma, T. ( 2002). "Effect of tomato intake on striatal monoamine level in a mouse model of experimental parkinson's disease". Journal of Nutritional Science and Vitaminology48 (3): 251–4. Sunmonu, M.O, Chukwu, O, Osunde, Z.D and Alabadan, A. B. (2012b). Impact of Storage Structures and Soil Sodicity on Vitamin C Contents of Stored Oranges .Current Trends in Technology and Sciences (CTTS )India. Available online at www.ctts.in. Publish by CTTS Journal. Volume: 1, Issue: 1. 27-31pp. Tijskens, L.M.M., Hertog, M.L.A.T.M., and Nicolai, B.M.( 2001). Food Process Modelling. Published by Woodhead Publishing Limited, England. 510pp. Xianquan, S., Shi, J., Kakuda, Y. and Yueming. J. (2005). Stability of lycopene during food processing and storage. J. Med Food 8 (4): 413-22. Zhang, C.X., Ho, S.C., Chen, Y.M., Fu, J.H., Cheng, S.Z. and Lin, F.Y. (2009). Greater vegetable and fruit intake is associated with a lower risk of breast cancer among chinese women. International Journal of Cancer 125 (1): 181- 8

Development of an anaerobic digestion unit for biogas production from cow dung substrate A .M Olaniyan1, M. O. Sunmonu2 and K. P. Alabi3 Department of Agricultural and Biosystems Engineering, Faculty of Engineering and Technology, University of Ilorin, P. M. B.1515, Ilorin 240003, Kwara State, Nigeria; 1amolan397@hotmail.com, 2sholams2000@yahoo.co.uk, 3 kennyp4all@yahoo.com

Abstract

An anaerobic digestion unit for producing biogas from cow dung in the rural communities was designed, fabricated and tested for performance, durability and throughput. The major components of the digester included the substrate holding tank, tank cover, agitator, debris collector, inlet and outlet pipes, gas reception tank, hose and heat source. The digester is a vertical cylindrical tank with an inlet pipe for the introduction of substrate and an outlet pipe to collect the digested substrate. An agitator is incorporated inside the digester to break scum on the substrate and create uniform temperature profile in the digester while a pressure gauge was fitted to the gas outlet valve to measure the gas pressure in the tank. The agitator shaft is extended outside to be driven by an electric motor through belt and pulley system. At the bottom of the digester are two collectors which serve as a reservoir for stones and other inorganic materials that might be present in the substrate. The criteria considered in the design of the digester included air tightness of the system, mesophilic and thermophilic temperature, nature and type of substrate used, substrate retention period, number of crank turns per minute, and volumetric capacity of the digestion tank. Other considerations included the desire to make the digestion tank and gas reception tank of galvanized steel to ensure good quality of the product and the need for a strong structural support to ensure structural stability of the system. After construction and assembly, the biogas digestion unit was tested with 40 kg of cow dung diluted with 80 kg of water and subjected to a retention period to make a substrate (slurry) of 10 % total solid (TS). Daily gas yield was determined; gas pressure in the tank was measured the pressure gauge, while the ambient temperature was taken at 5 hours interval. Results showed that a cumulative gas yield of 0.415 litres after 22 days retention period at average substrate temperature and pH of 29 0C and 6.2 respectively. The digester has a substrate holding capacity of 330.8 litres and a production cost of $375 with all the construction materials being available locally. Keywords:

Anaerobic digestion, Biogas, Cow dung

Desarrollo de una unidad de digestión anaerobia para la producción de biogás a partir de sustrato de estiércol de vaca Abstracto Una unidad de digestión anaerobia para la producción de biogás a partir de estiércol de vaca en las comunidades rurales ha sido diseñado, fabricado y probado de rendimiento, durabilidad y rendimiento. Los principales componentes del digestor incluyen el depósito de sustrato de retención, la cubierta del tanque, agitador, colector de residuos, tuberías de entrada y de salida, el tanque de recepción de gas, la manguera y fuente de calor. El digestor es un tanque cilíndrico vertical con un tubo de entrada para la introducción de sustrato y un tubo de salida para recoger el sustrato digerido. Un agitador se incorpora en el interior del digestor para romper escoria sobre el sustrato y crear el perfil uniforme de la temperatura en el digestor, mientras que un medidor de presión se ajustó a la válvula de salida de gas para medir la presión del gas en el tanque. El eje del agitador se extiende fuera para ser accionado por un motor eléctrico a través de sistema de correa y polea. En la parte inferior del digestor son dos colectores que sirven como un depósito para piedras y otros materiales inorgánicos que pueden estar presentes en el sustrato. Los criterios considerados en el diseño del digestor incluyen opresión en el aire del sistema, la temperatura mesófilas y termófilas, la naturaleza y el tipo de sustrato utilizado, período de retención sustrato, número de vueltas del cigüeñal por minuto, y la capacidad volumétrica del tanque de digestión. Otras consideraciones incluyen el deseo de hacer el tanque de digestión y el tanque de recepción de gas de acero galvanizado para asegurar una buena calidad del producto y la necesidad de un fuerte apoyo estructural para garantizar la estabilidad estructural del sistema. Después

de la construcción y el montaje, la unidad de digestión de biogás se puso a prueba con 40 kg de estiércol de vaca se diluyó con 80 kg de agua y se sometió a un período de retención para hacer un sustrato (suspensión) de 10% de sólidos totales (TS). Se determinó el rendimiento de gas diaria; presión de gas en el tanque se midió el indicador de presión, mientras que la temperatura ambiente fue tomada en el intervalo de 5 horas. Los resultados mostraron que el rendimiento de gas acumulado de 0.415 litros después de 22 días de periodo de retención a temperatura media sustrato y el pH de 29 0C y 6.2 respectivamente. El digestor tiene una capacidad de retención de sustrato de 330,8 litros y un costo de producción de $ 375 con todos los materiales de construcción que son disponibles a nivel local.

Palabras clave: digestión anaerobia, biogás, estiércol de vaca Introduction

A biodigester is a machine used for the production of biogas, which is a mixture of gases produced by methanogenic bacteria from the digestion process of organic matter in an anaerobic condition. A biodigester is often referred to as a biogas chamber, a biogas plant, a bioreactor or an anaerobic digestion unit. Chen et al (2010) evaluated the performance of a potential centralized anaerobic digester for the production of biogas energy by using five types of municipal food wastes as feedstock. The wastes used were obtained from a soup processing plant, a fish farm, a cafeteria, a grease tap collection service and a commercial kitchen. Results showed that it was imperative to use NAOH or other appropriate chemicals to control pH of a single-stage anaerobic digestion plant for the treatment of food wastes. Imam and Capareda (2011) performed kinetic studies for the determination of the factors affecting sugar consumption rate and ethanol production during fermentation of sweet sorghum juice. Yang et al (2011) investigated the astaxanthin production by fermentation of cassava residues substrate in order to optimize the fermentation conditions of the production process. It was reported that the optimal fermentation conditions included sugar content, initial pH and nitrogen content of 40 g/l, 4 and 8 g/l respectively with the optimal yield of astaxanthin being 96.83%. Diak et al (2012) used batch bioreactors and continuous-flow bioreactors designed and operated as septic tanks to study the effect of enzymatic treatments on the hydrolysis and digestion rates in primary sludge. De Battista et al (2012) studied the estimation of unknown signals in bioreactors with the aid of sliding observers. Attention was paid to the estimation of the specific growth rate of microorganisms from measurement of biomass concentrations. Experimental data obtained from the fermentation of Saccharomyces Cereviciea on glucose was used to assess the observer’s performance in batch, fed-batch and continuous-flow bioreactors. Wang et al (2012) studied the process optimization of polyhydroxybutyrate (PHB) by Alcaligenes latus using two-stage batch and fedbatch fermentation processes. Based on optimal PHB production resulting from PHB content of 46.712.2 % (g PHB per g dry cell weight), at the end of fermentation process, the two-stage batch process performed better than the fedbatch fermentation process. The objectives of this work reported in this paper were to design, construct and test a small-scale anaerobic digestion unit for biogas production from cow dung substrate.

Machine description and working principles The major components of the digester included the substrate holding tank, tank cover, agitator, debris collector, inlet and outlet pipes, gas reception tank, hose and heat source. The digester is a vertical cylindrical tank with an inlet pipe for the introduction of substrate and an outlet pipe to collect the digested substrate. An agitator is incorporated inside the digester to break scum on the substrate and create uniform temperature profile in the digester while a pressure gauge was fitted to the gas outlet valve to measure the gas pressure in the tank. The agitator shaft is extended outside to be driven by an electric motor through belt and pulley system. At the bottom of the digester are two collectors which serve as a reservoir for stones and other inorganic materials that might be present in the substrate. Shown in Figure 1, the digester was designed to have attached to it inlet and outlet pipes for the introduction of feedstock and removal of digested slurry left after biogas production. The digester has a substrate holding capacity of 330.8 litres and a production cost of $375 with all the construction materials being available locally.

Figure 1: Pictorial view of the biogas digester

Design considerations and computations Design computations Design of the digestion tank In designing the digestion tank, the following criteria were used as design guide: average human power input = 1.341 hp (1.014 kW); radius of the cylindrical tan = one-third of the height; height of the conical section of the digestion tank = one-fifth of the height of the cylindrical section; base diameter of the conical section of the digestion tank = the diameter of the cylindrical section; length of the agitator shaft = height of the digestion tank plus 5 cm; rotational speed of the agitator shaft = 1500 rpm.

Radius of the digestion tank The digestion tank was designed to accommodate 0.2 m3 of slurry per batch. Therefore, the radius of curvature of the cylindrical tank was determined from the expression below as: V

R= ∛ 2πc

(1)

where, R is the radius of curvature of the cylindrical tank and Vc is the volume of slurry. With Vc = 0.2 m3, hence, R = 32 cm. However, the height of the cylindrical tank was determined using the expression in Equation (2) below as:

πR2

(2)

where, h is the height of the cylindrical tank. Substituting Vc = 0.2 m3 and R = 32 cm into Equation (2) gives h = 70 cm. Therefore, a radius of 30 cm and height 90 cm was selected for the cylindrical tank to allow for enough clearance between the slurry and the base of the conical section of the digestion tank..

Design of the agitator shaft The digestion tank was designed to accommodate 0.2 m 3 of slurry per batch. The agitator shaft is liable to torsion and bending due to rotary motion during the digestion process. Therefore, the diameter of the agitator shaft was determined from the expression given by Hall et al (1987) below as:

τ=

16T

(3)

πd3

According to Erik et al (2004), for a line shaft carrying pullets, the torque on the shaft is given by the expression in Equation (4) as:

9.55 x 106P N

(4)

and, according to Erik et al (2004), the diameter of the agitator shaft was determined a modified form of Equation (3)

d= ∛

5.1T τ

(5)

where, is the torsional stress, T is torque on the shaft, P is the power input, N is the rotational speed of the shaft, and the is the diameter of the shaft. Substituting P = 1 kW and N = 1500 rpm into Equation (4) gave T = 6366.66 Nmm. With = 54 N/mm2 and T = 6366.66 Nmm, hence from Equation (5), d = 8.3 mm. Hence, a galvanized steel rod of 10 mm was selected for the agitator shaft.

Materials selection and components fabrication Fabrication was carried out at the Fabrication Workshop of the Department of Agricultural and Biosystems Engineering, and the Central Engineering Workshop, University of IIorin, Nigeria. Figure 2 shows the engineering drawing of the biogas digester. Using chisel and hammer, 1 mm thick galvanized sheet was cut to dimension 1571 mm x 950 mm and rolled using a plate roller to form the inner part of the digestion tang cylindrical section. For the outer part, the same material and procedure were used but the dimension was 1884 mm x 1000 mm. The agitator shaft was made from a mild steel rod which was machined to 30 mm diameter and 1512 mm on the lathe Using a manual hack saw, a 10 mm diameter mild steel rod was cut into four piece of length 200 mm and four pieces of length 140 mm and welded to the agitator shaft in an alternate arrangement to form the spikes. The inlet pipe from two 100 mm long and 50 mm diameter galvanized steel pipe with each threaded at both ends on the lathe. The main frame or stand was made from a 45 mm x 4 mm galvanized steel angle iron which cut to four pieces of length 1520 mm each. All the various components were joined together by welding and then assembled.

Materials and methods used for performance evaluation After fabrication and assembly of different components, the digester was filled to 23. 2 % of its designed capacity with cow dung. 40 kg of cow dung was mixed with 80 kg of water and left for 12 hours to a slurry (substrate) of 10 % Total Solid (TS). The digester was then filled with the slurry at ambient temperature with pressure gauge fitted to the gas valve to measure the gas pressure. The gas pressure in the tank was measured using the pressure gauge while the temperature was taken five times daily at 2 hours interval with the aid of maximum and minimum thermometers. The daily gas yield was determined using the expression in in Equation (6) as:

∆PV

(6)

RTav

where, M is the number of moles of gas produced per day; ∆P is the change in pressure, V is the volume of the gas, R is the molar gas constant (517.59 kJ/kgK).and Tav is the average temperature.

Results and discussion of performance evaluation Table 1 shows the summary of the average temperature inside the digester from the 14 th to the 23rd days of loading the digester (retention period) while the summary of the gas yield of the digester during the testing was shown in Table 2. From Table 1, it was shown that the average digester temperature ranged from 18.3 - 29.3 0C and this falls within the mesophilic range (20-45 0C) while the pH value of the slurry was 6.91. This result shows that the medium created by the biogas digester during the digestion process was favourable for biogas production. Though, according to Itodo and Phillips (2001), the best medium for biogas production is slurry with pH of 7.00, it has been discovered that methanogenic bacteria (that responsible for methane generation) perform optimally at the pH of 6.6-7.6. Table 2 showed the volume of biogas produced on the 19th, 20th and 21st day of retention period. The table showed that the cumulative yield of biogas for the 22 days retention period was 0.415 liltres. Table 1: Temperature of the digester during the 14th – 23rd days retention period Retention Period

14th Day 15th Day 16th Day 17th Day 18th Day 19th Day 20th Day 21st Day 22nd Day 23rd Day

Digester Temperature (0C) at Different Reading Time (hour)

12.00 14 17 18 22 18 22 25 28 29 29

24.00 16 21 20 25 21 28 30 31 28 30

16.00 25 27 25 29 27 25 29 27 29 29

Average Temperature (0C)

18.3 21.6 21.0 25.3 22.0 25.0 28.0 28.7 28.6 29.3

Table 2: Biogas yield from the biogas digester for 19th- 21st day of retention period Retention Period 19th Day

20th Day

21st Day

Reading Time (Hour)

8.00 12.00 16.00 8.00 12.00 16.00 8.00 12.00 16.00

Biogas Yield (litres) in 3 Replicates

I 0 0 0 0 0 0 0 0.035 0.050

II 0 0 0 0 0 0 0.050 0.070 0.070

III 0 0 0 0 0 0 0.030 0.050 0.060

Average 0 0 0 0 0 0 0.027 0.052 0.060

Conclusion An n anaerobic biogas digester was designed, constructed and tested for biogas production from cow dung substrate. The digester was portable enough for local production, operation, repair and maintenance while all the construction materials are available locally at affordable costs. Results of the performance tests showed that a cumulative gas yield of 0.415 litres was obtained after 22 days retention period at average substrate temperature and pH of 29 0C and 6.2 respectively. The digester has a substrate holding capacity of 330.8 litres and a production cost of $375. The digester was able to keep the temperature and pH of the slurry within the optimum range for biogas production.

Bibliography Hall, A. S.; Holowenko, A. R. and Laughin, A. O. (1987). Machine design: Theory and problem. schaum outline series. SI (Metric) Edition. McGraw Hill Book Company, New York, USA. Chen, X.; Romano, R. T. and Zhang, Ruihong. (2010). Anaerobic digestioin of food wastes for biogas production. International Journal of Agricultural and Biological Engineering, 3 (4): 61-72. De Battists, H.; Pico, J.; Carelli, F. and Navarro, J. L. (2012). Reaction rate reconstruction from biomass concentration measurement in bioreactors using modifies second-order sliding mode algorithms. Bioprocess and Biosystems Engineering, 36 (9): 1615-1625. Diak, J.; ormeci, B. and and Kenny, K. J. (2012). Effect of enzymes on anaerobic digestion of primary sludge and septic tank performance. Bioprocess and Biosystems Engineering,, 35 (9): 1577-1589. Erik, O.; Franklin, D. J.; Brook, I. H. and Henry, H. R. (2004). Machinery handbook. Industrial press inc., New York, USA. Imam, T. and Carade, S. (2011). Fermentation kinetics and ethanol production from different sweet sorghum varieties. International Journal of Agricultural and Biological Engineering, 1 (3): 33-40. Itodo, I. N. and Phillips, T. K. (2001). Determination of suitable materials for anaerobic biogas digester. proceedings of the international conference and annual general meeting of the Nigerian Institution of Agricultural Engineers, 23: 10-19. Wang, B.; Sharma-Shivappa,R. R.; Olson, J. W. and Khan, S. A. (2012). Upstream process optimization of polyhydroxybutyrate (PHB) by Alcaligenes Latus using two-stage batch and fed-batch fermentation strategies. Bioprocess and Biosystems Engineering, 35 (9): 1591-1602. Yang, J.; Tan, H. and Yang, R. (2011). Astaxanthin production by Phaffia rhodozyma fermentation of cassava residues substrate. Agricultural Engineering International: CIGR Journal, 13 (2): Manuscript No. 1847.

Secagem de algodão em rama no desempenho operacional de uma miniusina de beneficiamento Francisco de Assis. Cardoso Almeida 1, Pablo Radamés. Cabral de França 2, Odilon Reny. Ribeiro Ferreira da Silva 3, Acácio. Figueiredo Neto 4 1

Prof. D.Sc. da Universidade Federal de Campina Grande, Av. Aprigio Veloso, n. 882, Bodocongó, Campina Grande, Paraíba, Brasil, CEP: 58.429-140, y e-mail: almeida@deag.ufcg.edu.br 2 Rua Severino Pereira de Castro, n. 10, Catolé, Campina Grande, Paraíba, Brasil. CEP 58410-790 3 Embrapa Algodão, Rua Oswaldo Cruz, 1143 – Centenário, Caixa Postal 174, Campina Grande, Paraíba, Brasil. CEP 58428-095 4 Prof. D.Sc. Universidade Federal do Vale do São Francisco (UNIVASF), Av. Antonio Carlos Magalhães, 510, Country Club, CEP. 48902-300, Juazeiro – BA, Brasil, e-mail: acaciofneto@yahoo.com.br

Resumo O beneficiamento do algodão requer uma série de cuidados para a obtenção de um produto final de alta qualidade. Um dos principais fatores no processo de produção é a secagem, pois quando úmido, o algodão interfere de forma significativa no desempenho operacional de máquinas beneficiadoras, por dificultar o trabalho dos dispositivos de limpeza dos descaroçadores. Desta forma, objetivou-se com o trabalho avaliar o desempenho operacional do processo de beneficiamento de uma miniusina de algodão sob influência do período de secagem. O algodão (Gossypium hirsutum L.) cultivar BRS Aroeira foi beneficiado após secagem natural, submetido a períodos de 270, 285, 300, 315, 330, 345, 360, 375, 390 e 405 minutos. O teor de água foi determinado a cada período de secagem. Para a avaliação do desempenho operacional da máquina foram determinados o rendimento (%), as perdas (%) e a capacidade operacional (kg.h-1) do processo de beneficiamento do algodão. Utilizaram-se quatro repetições para cada tratamento (períodos) com o beneficiamento de, aproximadamente, 18 kg de algodão em uma miniusina itinerante desenvolvida pelos autores, no qual foi cronometrado o tempo gasto para execução do trabalho. O delineamento experimental utilizado foi um DIC, sendo as médias (períodos) submetidas à análise de regressão. O teor de água do algodão diminui progressivamente ao longo dos períodos de secagem, estabilizando, praticamente, aos 315 min. com 7,33% de umidade; quando submetido a 270 min. de secagem o algodão ainda apresenta um teor de água (11,1%) acima do recomendado para o beneficiamento. Quanto ao rendimento observou-se um crescimento até 39,06% (360 min.), conforme o aumento do período de secagem, sendo este, o valor máximo do incremento obtido para o rendimento. O maior percentual de perdas ocorreu nos períodos de secagem inferior à 315 min., apresentando valor máximo (7,13%) aos 270 min., seguido de decréscimo conforme o aumento do período de exposição do algodão ao sol. Verificou-se um crescimento dos valores médios da capacidade operacional, principalmente para o algodão submetido aos 330 min. de secagem, com um aumento de 8,86 kg.h-1, obtendo valor máximo aos 405 min. com capacidade operacional de 103,30 kg.h-1. O período de secagem ideal para que o processo de beneficiamento do algodão apresente um melhor desempenho na miniusina itinerante é a partir dos 330 minutos de exposição ao sol. Palabras clave: Gossypium hirsutum, descaroçamento, umidade.

Drying of raw cotton in the operating performance of a mini mill of processing Abstract The processing of cotton requires a lot of care for obtaining a final product of high quality. One of the main factors in the production process is drying, because when it is moist, the cotton significantly interferes with the performance of operating machines processing by hindering the work of cleaning devices ginners. Thus, the aim of the study was to evaluate the operating performance of the processing of a mini mill cotton under the influence of the drying period. The Cotton (Gossypium hirsutum L.) BRS Aroeira was processing after natural

drying, subjected to periods of 270, 285, 300, 315, 330, 345, 360, 375, 390 and 405 minutes. The moisture content was determined each period of drying. To evaluate the operational performance of the machine were determined yield (%), losses (%) and operating capacity (kg.h-1) of the processing cotton. It was used four repetitions for each treatment (periods) with the processing of approximately 18 kg of cotton in a mini mill itinerant developed by the authors, which the time taken to perform the work was clocked. The experimental design was a DIC and the averages (periods) subjected to regression analysis. The moisture content of the cotton progressively decreases along the drying periods, stabilizing practically to 315 min. with 7,33% moisture; when subjected to 270 min. drying, cotton still has a moisture content (11,1%) above recommended for processing. As to the yield was observed an increase to 39,06% (360 min.), according to the increased drying times, this was the maximum increment in the yield obtained. The largest percentage losses occurred during drying less than 315 min., presented maximum values (7,13%) at 270 min., followed by the decrease with increasing the period of exposure to the sun of the cotton. It was verified a increase of the mean values of operational capacity, particularly for cotton subjected to 330 min. drying, with an increase to 8,86 kg.h-1, obtaining maximum value at 405 min. with operational capacity of 103,30 kg.h-1. The ideal period of drying, so that the processing of the cotton presents a better performance in the mini mill itinerant, is above the 330 minutes of sun exposure. Keywords: Gossypium hirsutum, ginning, moisture

Introdução Nos estados da Paraíba, Ceará, Rio Grande do Norte e Bahia, há um grande estímulo para a cotonicultura, existindo também, sistemas de produção e tecnologia voltados para o pequeno produtor, tornando-o um competitivo cotonicultor de fibras, como é o caso da Paraíba, que já trabalha com a agricultura familiar (Almeida et al., 2011). O beneficiamento do algodão requer uma série de cuidados para a obtenção de um produto final de alta qualidade. Um dos principais fatores no processo de produção é a secagem, pois quando úmido, o algodão interfere de forma significativa no desempenho operacional de máquinas beneficiadoras, por dificultar o trabalho dos dispositivos de limpeza dos descaroçadores. Segundo Carvalho e Nakagawa (2012) quando o teor de água nas sementes apresentar-se acima do ideal para serem beneficiadas é necessário realizar a secagem ate níveis considerados seguros. Ainda de acordo com os autores, independentemente se as sementes apresentam elevados teores de água ou excessivamente secas, as possibilidades de danificações mecânicas serão maiores. A secagem do algodão realizado de forma natural em regiões com ocorrência de chuvas no final do ciclo da cultura recomenda-se que, após a colheita, o algodão seja exposto ao sol, cujo teor de água máximo permitido é de 12% e o mínimo de 7%. Esta operação deve ser realizada numa área limpa, como terreiro, utilizando-se encerado ou pano para não sujar o algodão (Beltrão e Azevedo, 2008), ou ainda em terreiros (eiras) e tabuleiros (telados), onde as sementes são esparramadas (Peske et al., 2003). Embora seja conhecido a faixa do teor de água ideal para que o algodão em rama esteja em condições de ser submetido ao descaroçamento (beneficiamento), não se sabe o tempo de exposição ao sol necessário para atingir esta faixa, assim como a forma que essa exposição poderia interferir no desempenho das máquinas beneficiadoras. Neste contexto, objetivou-se com o trabalho avaliar o desempenho operacional do processo de beneficiamento de uma miniusina de algodão sob influência do período de secagem.

Material e Métodos O experimento foi realizado nas dependências da Embrapa Algodão localizada em Campina Grande, PB, onde foi utilizada uma miniusina itinerante, conforme a Fig. 1, desenvolvida pela mesma instituição para realizar o beneficiamento.

A B D

Figura 1.

Componentes da miniusina itinerante de G. hirsutum: alimentador (A); sistema de descaroçamento - serras (B); prensa enferdadeira (C); e reboque – permite o deslocamento para as propiedades rurais (D).

Foi utilizado o algodão (Gossypium hirsutum L.) cultivar BRS Aroeira, o qual foi beneficiado após secagem natural (exposição ao sol), submetido a períodos de 270, 285, 300, 315, 330, 345, 360, 375, 390 e 405 minutos. Ademais, foram coletados dados na Estação Meteorológica da Embrapa Algodão, cujas coordenadas geográficas são: Latitude de 7o 13’ Sul; Longitude de 35o 53’ Oeste e Altitude de 530 metros, cuja média da temperatura e umidade relativa foi de 25,2 ºC e 57%, respectivamente. O teor de água foi determinado a cada período de secagem. Foi determinado com a utilização de quatro subamostras para cada tratamento, sendo colocadas em estufa a 105 ± 3 °C, por 24 horas, seguindo as recomendações de Brasil (2009) e, os resultados expressos em porcentagem. Para a avaliação do desempenho operacional da máquina foram determinados: Rendimento (%) – corresponde ao percentual de pluma obtida por quilo de algodão em rama; Perdas (%) – corresponde ao percentual de material perdido durante o beneficiamento; Capacidade operacional (kg.h-1) – corresponde à capacidade de trabalho da máquina durante o beneficiamento expressos em quilos por hora. Utilizaram-se quatro repetições para cada tratamento (períodos) com o beneficiamento de, aproximadamente, 18 kg de algodão, realizando a cronometragem do tempo gasto para execução do trabalho. O delineamento experimental utilizado foi um DIC, sendo as médias (períodos) submetidas à análise de regressão. O programa utilizado para análise das médias foi o ASSISTAT Versão 7.6 beta 2012.

Resultados e Discussão O teor de água das sementes do algodão diminuiu progressivamente seguindo uma resposta quadrática em função dos períodos de secagem, estabilizando, praticamente, aos 315 min. com valor de 7,33% de umidade. Quando submetido a 270 min. de secagem o algodão apresentou um teor de água (11,1%) elevado, ocorrendo um rápido decréscimo aos 285 min., correspondente a uma redução de aproximadamente 2,6% de umidade. Desta forma, observa-se que a secagem se deu mais rapidamente no início do processo e de acordo com Carvalho e Nakagawa (2012) a taxa de secagem inicial é um estágio muito rápido, devido as moléculas de água estarem localizadas na ou muito próximas da superfície da semente. Após este estágio, ocorre a movimentação das moléculas do interior para a superfície, sendo esta fase mais lenta, devido os obstáculos mecânicos existentes, o que explica o comportamento de uniformidade do teor de água após 315 min. de secagem. Ademais, a maior velocidade de secagem ocorrente nos menores períodos de exposição do algodão ao sol, pode ter influência da temperatura assim como da umidade relativa que durante o

desenvolvimento do experimento apresentou valor médio de 25,2 ºC e 57%, respectivamente, havendo uma elevação da temperatura e uma redução da umidade relativa no período dos 270 aos 300 min., o que segundo Carvalho e Nakagawa (2012), deve-se levar em consideração o aumento da temperatura, pois quanto maior for a elevação da temperatura, maior a retenção de umidade no ar e consequentemente mais facilitada será a secagem.

Figura 2.

Teor de água (%) das sementes de G. hirsutum submetidas a diferentes períodos de secagem.

Quanto ao rendimento, observou-se um crescimento até 39,06% aos 360 min., conforme o aumento do período de secagem, sendo este, o valor máximo do incremento obtido para o rendimento. Assim, verifica-se que quanto maior o período de secagem do algodão em rama, até um determinado limite, maior será o rendimento do algodão. Isto ocorre devido ao teor de água na pluma que tem influência direta no processo para separar a pluma do caroço, tornando-se mais difícil conforme maior for a umidade do algodão. O maior rendimento do algodão é obtido quando se utiliza um período de secagem maior que 330 minutos, permitindo que se alcance um rendimento acima de 37%, estando este valor de acordo com o determinado por Beltrão e Azevedo (2008) para a cultivar BRS Aroeira. Ademais, para uma operação de beneficiamento com maior eficiência, proporcionando maior rendimento, é necessário uma umidade adequada do algodão, assim, toda a massa a ser beneficiada flui com mais facilidade em todos os dispositivos dessa fase, além de garantir uma fibra e semente de melhor qualidade (Beltrão e Araújo, 2004).

Figura 3.

Rendimento (%) da pluma obtida por quilo de algodão em rama durante o beneficiamento de sementes de G. hirsutum, submetidas a diferentes períodos de secagem.

O percentual de perdas decresce consideravelmente, apresentando um comportamento linear, até o último período de secagem testado neste trabalho (405 min.), promovendo à este período o menor percentual de perda (1,14%). O maior percentual de perdas ocorreu nos períodos de secagem inferior à 315 min., apresentando valor máximo (7,13%) aos 270 min., seguido de decréscimo conforme o aumento do período de exposição do algodão ao sol. Desta forma, averigua-se que quanto mais úmido estiver o algodão maior será a perda, devido à uma má eficiência do processo de descaroçamento; o maior percentual de perdas ocorre pelo embuchamento1 da pluma nas serras da máquina, o que compromete a qualidade da fibra e a inviabiliza para comercialização.

Figura 4.

Perdas (%) do material durante o beneficiamento de sementes de G. hirsutum, submetidas a diferentes períodos de secagem.

Verificou-se um crescimento dos valores médios da capacidade operacional, principalmente para o algodão submetido aos 330 min. de secagem, com um aumento de 8,86 kg.h-1, obtendo valor máximo aos 405 min. com capacidade operacional de 103,30 kg.h-1. A capacidade operacional da máquina aumentou conforme o aumento do período de secagem, apresentando um comportamento linear e um incremento de 18,73 kg.h-1 no desempenho da máquina com algodão submetido entre os 270 min. e os 405 min de secagem. O fato da capacidade operacional aumentar conforme o aumento do período de secagem, significa que a redução da umidade presente no algodão contribui para que o processo de separação da fibra do caroço seja facilitado, sendo importante considerar que o baixo grau de embuchamento também promove um melhor descaroçamento e, consequentemente, um produto final com fibras de melhor qualidade. Segundo Jerônimo et al. (2006) o descaroçamento é uma etapa estratégica para a cadeia produtiva do algodão, pois corresponde a fase em que a pluma é separada do caroço, e realizada de forma inadequada, poderia comprometer as características da fibra, sendo esta a principal preocupação das indústrias de tecelagem que tem implantado sistemas de controle de qualidade e avaliação, com vistas à melhoria do processo produtivo.

Refere-se ao acumulo de fibra de algodão nas serras, causando a quebra da fibra e consequentemente a redução de sua qualidade.

Figura 5.

Capacidade operacional (kg.h-1) da máquina durante o beneficiamento de sementes de G. hirsutum, submetidas a diferentes períodos de secagem.

Conclusão O período de secagem ideal para que o processo de beneficiamento do algodão apresente um melhor desempenho na miniusina itinerante é a partir dos 330 minutos de exposição ao sol.

Agradecimentos À CAPES pelo apoio à pesquisa. À EMBRAPA Algodão, por ter apoiado financeiramente e concedido espaço para a realização deste trabalho.

Bibliografia Almeida, F. A. C., Araújo, M. E. R., Silva, O. R. R. F., Santos, J. F., Gomes, J. P. (2011). Desenvolvimento e avaliação de descaroçador para o beneficiamento do algodão. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental. 15, 607-614. Beltrão, N. E. M., Araújo, A. E. (2004). Algodão: o agricultor pergunta, a Embrapa responde. Embrapa Comunicação para Transferência de Tecnologia (Coleção 500 Perguntas, 500 Respostas). Brasília. Beltrão, N. E. M., Azevedo, D. M. P. (2008). O agronegócio do algodão no Brasil. Embrapa Informação Tecnológica, 2ª ed. Brasília. Brasil, Ministério da Agricultura, Reforma Agrária e Abastecimento. (2009). Regras para análise de sementes. SNDA/DNDV/CLAV, Brasília. Carvalho, N. M., Nakagawa, J. (2012). Sementes: ciência, tecnologia e produção. Funep, 5ª ed. Jaboticabal. Jerônimo, J. F., Almeida, F. A. C., Silva, O. R. R. F., Queiroga, V. P., Santos, J. W. (2006). Propriedades física e fisiológica de sementes de algodão beneficiadas em três máquinas descaroçadoras. Revista Brasileira de Oleaginosas e Fibrosas, 10, 1025-1031. Peske, S. T., Rosenthal, M. D., Rota, G. R. M. (2003). Sementes: Fundamentos Técnicos e tecnológicos. Ed. Universitária, Pelotas.

PHYSICO-CHEMICAL CHARACTERIZATION OF FOUR SPANISH QUINCE CLONES GROWN UNDER HOMOGENEOUS CONDITIONS ! # [\ ]^ # `{ } } # `{ ~ ! \

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Resumen

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Table 1 Morphological parameters established by the UPOV for quince fruit Parameters Fruit shape (%)

Clone

Fruit proximal end ridges (%)

Fruit distal end ridges (%)

Calycinal pit presence (%)

Peduncular pit presence (%)

Pubescence (%)

Elliptic Circular

Fruit narrow proximal end (%)

CTM7

CTM8

PUM

ZM6

Square

Obovate

Pyriform

Gradual

Abrupt

Weak

Medium

Strong

Weak

Medium

Strong

Small

Medium

Large

Absent

Small

Medium

Large

High

Medium

Low Absent

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Table 2 Physical parameters values of quince fruit Clone

Fruit weight (g)

Equatorial diameter (mm)

Fruit length (mm)

Pulp firmness (Kg.cm-2)

CTM7

CTM8

PUM

ZM6

Values (means Âą SE) (n=60) followed by the same letter, within the same column, are not significant different according to Fisherâ&#x20AC;&#x2122;s Least Significant Difference (LSD) procedure at 95.0 % confidence level.

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Moisture (%)

CTM7

CTM8

PUM

ZM6

Clone

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Table 4 Seeds characterisation Clone

Seeds per fruit

Seeds total weight per fruit (g)

Seed average weight (mg)

CTM7

Âľ 3

Âľ 34

CTM8

Âľ 3

PUM

Âľ 4

Âľ 34

ZM6

Âľ 3

Âľ 4

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Evolução dos compostos fenólicos e da capacidade antioxidante durante a maturação de frutos vermelhos (framboesa, groselha e mirtilo) de produção biológica Susana M. A. Soutinho1, Fernando J. Gonçalves 1,2,*, António M. Jordão1,2, Raquel P. F. Guiné1,2 1

Dep. Indústrias Alimentares – Escola superior Agrária de Viseu, Viseu, Portugal. CI&DETS – Instituto Politécnico de Viseu, Viseu, Portugal. *e-mail: goncalves7ster@gmail.com

Resumo O modo de produção biológico distingue-se de outros métodos de produção pelo seu equilíbrio e ação construtiva nos sistemas agrícolas. Nos últimos anos, tem havido um interesse crescente em alimentos de origem biológica. Ao mesmo tempo, tem crescido a procura por frutos devido à sua composição em compostos biologicamente ativos, associados a efeitos benéficos para a saúde humana. Neste trabalho foram estudados três frutos vermelhos, framboesa, groselha e mirtilo, produzidos em modo biológico. Com a execução do trabalho pretendeu-se estudar a evolução do teor em compostos fenólicos e da capacidade antioxidante destes frutos vermelhos ao longo da maturação. Os resultados mostraram que os compostos fenólicos totais dos três frutos decresceram ao longo da maturação, tanto no extrato de metanol como no de acetona. O teor em compostos fenólicos do extrato de metanol era superior quando comparado com o extrato de acetona. O mirtilo foi, entre os frutos estudados, o que apresentava teores mais elevados de compostos fenólicos. Os teores de taninos e antocianinas totais quantificadas no mirtilo e na groselha aumentaram ao longo da maturação. Pelo contrário, a framboesa continha, no final da maturação, teores mais baixos destes compostos. No final da maturação, os teores mais elevados de taninos e de antocianinas foram observados no mirtilo. Ao longo da maturação verificou-se um decréscimo na percentagem relativa das formas monoméricas das antocianinas. No final da maturação, todos os frutos apresentavam valores semelhantes de capacidade antioxidante quando determinada pelo método DPPH. No caso do método ABTS, o mirtilo mostrou valores mais elevados de capacidade antioxidante. Palavras-chave: frutos vermelhos, compostos fenólicos, capacidade antioxidante, maturação

Evolution of phenols and antioxidant capacity during maturation of red fruits (raspberry, blackcurrant and blueberry) from biological production Abstract Organic farming or biological production mode differs from other production methods for its balanced and constructive action in agricultural systems. Currently there has been increasing interest in organically produced food. In parallel, has increased the demand for fruits, given their high content of biologically active phytochemical compounds, capable of delaying the onset of diseases, contributing to the health and welfare of humans. In this work were studied three red fruits, raspberry, blackcurrant and blueberry, produced in organic mode, aiming at knowing the evolution of the content of phenolic compounds and the antioxidant capacity of these red fruits throughout maturation. Samples of the fruits were harvested at six dates covering different stages, from the beginning to the end of maturation.

The results showed that the total phenolic compounds in all fruits decreased along maturation, either in the methanol or acetone extracts, although in methanol extracts the levels of phenolic compounds were always higher as compared to the acetone extracts. The blueberry showed higher levels of total phenolics in both extracts. The amounts of totals tannins and anthocyanins quantified in blueberries and in blackcurrants increased throughout maturation. On the contrary, raspberries had lower levels of these compounds at the end of ripening, compared with the beginning of maturation. At the end of maturation, higher levels of total tannins and anthocyanins were observed in blueberries. Throughout maturation it was observed for the three fruits a decrease in the relative percentage of monomeric forms of anthocyanins. At the end of maturation, all fruits studied had similar values of antioxidant capacity as determined by DPPH method. For the ABTS method, blueberries showed higher values of antioxidant activity. Keywords: red fruits, phenolic compounds, antioxidant capacity, maturation

Introdução A agricultura biológica distingue-se de outros sistemas de produção porque exclui quase todos os produtos químicos, recorrendo a rotações culturais, resíduos orgânicos das culturas e da exploração. As técnicas utilizadas contribuem, também, para o equilíbrio do ecosistema (Soutinho, 2012). Os frutos vermelhos são alimentos bastante completos e que devem fazer parte de uma dieta equilibrada. A framboesa, o mirtilo e a groselha, possuem compostos fenólicos, essencialmente antocianinas, proantocianidinas, ácidos fenólicos e catequinas (Sousa et al., 2007), os quais são responsáveis nomeadamente pela sua capacidade antioxidante (Koca et al., 2009). O mirtilo (Vaccinium corymbosum) é conhecido por conter níveis consideráveis de compostos fenólicos, incluindo antocianinas, flavonóides e proantocianidinas que têm elevada atividade biológica, fornecendo benefícios para a saúde como antioxidantes (Koca et al., 2009). A framboesa (Rubus Idaeus), também bastante rica em compostos fenólicos principalmente em antocianinas, contém cianidina-3-soforósido e cianidina-3-glucósido (Mullen et al. 2002). A groselha (Phyllanthus distichus) é particularmente rica em vitamina C, especialmente a groselha negra e a vermelha. Age eficazmente como inibidor de radicais livres, possuindo uma grande diversidade de fitoquímicos antioxidantes (Pantelidis et al., 2007). O objetivo deste trabalho foi estudar a evolução do teor em compostos fenólicos e da capacidade antioxidante ao longo da maturação de frutos vermelhos.

Material e Métodos Neste trabalho foram usadas amostras de framboesa, groselha e mirtilo produzidas em modo de produção biológica. As amostras foram colhidas entre os dias 03-06 e 9-07 de 2010, ao longo da maturação. Os compostos fenólicos presentes nos frutos foram extraídos segundo adaptação do método proposto por Ferreira et al. (2002). A extração dos compostos fenólicos foi efetuada através de maceração e extrações sucessivas com uma solução de metanol:ácido acético (98:2) (3x) e acetona/água (60:40) (3x), durante 1 hora, com agitação magnética à temperatura ambiente. O procedimento executado deu origem ao extrato de metanol e ao extrato de acetona, respetivamente. Os compostos fenólicos totais foram determinados pelo método de Folin-Ciocalteu (Singleton and Rossi, 1965). Os taninos totais foram estimados de acordo com o método descrito por Ribereau-Gayon and Stonestreet (1966). As antocianinas totais foram determinadas usando o método descrito por Boulton (2001). A determinação da percentagem das várias formas de polimerização das antocianinas, ou seja, antocianinas monoméricas, poliméricas e co-pigmentadas, foi efetuada por adaptação do método de Mazza et al., (1999). A capacidade antioxidante foi determinada através dos métodos do DPPH e ABTS, descritos respetivamente por Brand-Williams et al. (1995) e Miller et al. (1993).

Resultados e Discussão

A Figura 1 mostra a evolução dos compostos fenólicos totais presentes nos extratos de metanol e de acetona, expressos em equivalentes de ácido gálico (EAG) por grama, ao longo da maturação para os diferentes frutos estudados.

Figura 1. Evolução do teor em compostos fenólicos totais presentes nos extratos de metanol e de acetona para os três frutos estudados ao longo da maturação.

No início da maturação (03-Junho) a amostra de groselha apresentava um valor de compostos fenólicos totais, superiores em relação aos outros dois frutos. É possível verificar que, ao longo da maturação do fruto, o teor em compostos fenólicos totais presentes nos extratos de metanol e de acetona manteve-se aproximadamente constante para a framboesa e para o mirtilo. Pelo contrário, no caso da groselha verificou-se, apesar das oscilações, uma tendência para uma diminuição desses valores. A quantidade de compostos fenólicos presentes no extrato de metanol foi sempre superior ao do extrato de acetona, para todos os frutos, em qualquer uma das datas de colheita. No final da maturação (8 Jul), o total de compostos fenólicos dos três frutos, obtidos pela soma dos dois extratos, eram diferentes. A amostra de mirtilo (0,73 mg/g EAG) apresentava o valor mais elevado, sendo que 82 % foram obtidos no extrato de metanol. A groselha era composta por 0,64 mg GAE/g fruto, e a framboesa por 0,47 mg GAE/g fruto, dos quais 59% e 68%, respetivamente, foram obtidos nos extratos de metanol. Estes valores são inferiores aos descritos na bibliografía (Kuskoski et al., 2006, Sun et al., 2002) para a uva (1,17 e 1,82 mg/g EAG) e morango (1,32 e 1,48 mg/g EAG). A tabela 1 apresenta a evolução da atividade antioxidante ao longo da maturação, determinada pelos métodos do ABTS e DPPH, para os extratos de metanol e acetona. Apesar da magnitude da diferença ser maior no método ABTS, os valores da atividade antioxidante dos extratos de metanol eram superiores aos dos extratos de acetona. Os três frutos tiveram evoluções diferentes ao longo da maturação, independentemente do extrato e do método usado para a determinação da atividade antioxidante.

Tabela 1. Evolução da atividade antioxidante dos extratos de metanol e de acetona, determinada pelos métodos do ABTS e DPPH, para os três frutos estudados.

Fruto

Framboesa

Groselha

Mirtilo

Data de Colheita

Capacidade Antioxidante (mmol trolox/ g) ABTS DPPH Extrato Extrato Extrato Extrato Metanol Acetona Metanol Acetona

03 Jun

2,70

0,38

0,32

0,25

10 Jun

2,40

0,50

0,35

0,30

17 Jun

4,19

0,43

0,24

24 Jun

2,49

0,28

0,31

0,17

01 Jul

2,92

0,32

0,33

0,20

08 Jul

2,67

0,35

0,32

0,20

03 Jun

5,44

0,45

0,59

0,43

10 Jun

2,33

0,54

0,32

0,33

17 Jun

3,34

0,51

0,49

0,30

24 Jun

2,55

0,40

0,32

0,23

01 Jul

2,67

0,39

0,22

08 Jul

2,27

0,40

0,30

0,21

03 Jun

3,72

0,20

0,31

0,12

10 Jun

4,00

0,21

0,32

0,13

17 Jun

4,21

0,24

0,35

0,14

24 Jun

4,90

0,30

0,37

0,23

01 Jul

4,90

0,22

0,33

0,16

08 Jul

5,77

0,24

0,40

0,14

No caso da framboesa, os valores de atividade antioxidante no final da maturação eram semelhantes ao início da maturação. Em geral, os valores de atividade antioxidante dos extratos de groselha diminuíram 50 % ao longo da maturação. Pelo contrário, os extratos de mirtilo apresentavam valores mais elevados (17 a 55 %) quando comparados com o início do período de maturação. Comparando os três frutos estudados, no final da maturação, a capacidade antioxidante do mirtilo, pelo método de ABTS no total dos extratos, foi superior à capacidade antioxidante da framboesa e da groselha . No caso do método do DPPH, A capacidade antioxidante quantificada nos 2 extratos analisados e para os três frutos estudados foi similar ao longo dos processo de maturação.. A figura 2 mostra a evolução do teor em taninos totais e em antocianinas ao longo da maturação para os três frutos estudados. A quantidade de taninos totais presentes no mirtilo variou entre 0,96 e 1,38 mg/g, na groselha entre 0,48 e 1,19 mg/g e na framboesa entre 0,16 – 1,18 mg/g. No final da maturação, os frutos apresentaram valores diferentes, sendo que, os valores mais elevados foram obtidos no mirtilo. Relativamente à evolução das antocianinas ao longo da maturação dos frutos, verificou-se que o mirtilo obtive sempre os valores mais elevados (0,52 – 0,78 mg/g EMvG), seguido da framboesa (0,10 – 0,40 mg/g EMvG) e da groselha (0,02 – 0,19 mg/g EMvG). No final da maturação, o teor em antocianinas totais quantificadas no mirtilo foi de 0,78 mg/g EMvG, cerca de quatro vezes mais do que nos outros frutos. Este valor era semelhante ao descrito por Pertuzatti et al. (2007) (0,81 mg/g EMvG) para a variedade de mirtilo Powder Delite, em condições similares.

Figura 2. Evolução do teor em taninos totais e em antocianinas totais ao longo da maturação para os três frutos estudados

As antocianinas totais podem apresentar-se na natureza sob a forma monomérica, polimérica e copigmentada. A tabela 2 mostra a evolução percentual destas formas nos frutos estudados. Tabela 2. Evolução da percentagem das formas monoméricas, poliméricas e co-pigmentadas das antocianinas para os três frutos estudados. % Formas Framboesa 03 Jun

10 Jun

17 Jun

24 Jun

01 Jul

08 Jul

monoméricas

poliméricas

co-pigmentadas

01 Jul

08 Jul

Groselha 03 Jun

10 Jun

17 Jun

24 Jun

monoméricas

poliméricas

co-pigmentadas

Mirtilo 03 Jun

10 Jun

17 Jun

24 Jun

01 Jul

08 Jul

monoméricas

poliméricas

co-pigmentadas

Em geral, observou-se um aumento da percentagem relativa das formas co-pigmentadas e uma diminuição das formas monoméricas. Na framboesa, no final da maturação, cerca de 65% das formas eram co-pigmentadas e 20% eram monoméricas. Na groselha, no início da maturação, as formas monoméricas representavam 93% decrescendo para 16% no final da maturação. No mirtilo ocorreu uma diminuição das formas monoméricas, no entanto, menos pronunciada do que nos outros frutos, ou seja, de 94% no início para 48% no fim da maturação.

Conclusões Os compostos fenólicos totais de todos os frutos diminuíram ao longo da sua maturação nos dois extratos estudados, sendo que no extrato de metanol os seus teores foram mais elevados do que no

extrato de acetona. O mirtilo foi fruto que apresentava à maturação o teor mais elevado de compostos fenólicos totais. Relativamente à capacidade antioxidante, os valores obtidos para os três frutos em estudos foram semelhantes quando determinados pelo método de DPPH. Pelo método de ABTS foi no mirtilo que se observou maior atividade antioxidante; Os teores em taninos totais e antocianinas totais no mirtilo e na groselha aumentaram ao longo da maturação, enquanto que na framboesa diminuíram. No final da maturação, o mirtilo continha valores superiores de taninos e antocianinas totais;

Agradecimentos À Empresa Vasco Pinto & Agostinho Sousa, Lda. pelo fornecimento das amostras. À Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT) e ao Centro de Investigação CI&DETS (PEstOE/CED/UI4016/2011).

Bibliografia Boulton, R. (2001). The copigmentation of anthocyanins and its role in the color of red wine: A critical review. American Journal of Enology and Viticulture 52(2), 67-87. Brand-Williams, W.; Cuvelier, M. E.; Berset, C. (1995). Use of a free radical method to evaluate antioxidant activity. LWT - Food Science and Technology 28(1), 25-30. Koca, I.; Karadeniz, B. (2009) Antioxidant properties of blackberry and blueberry fruits grown in the Black Sea Region of Turkey. Scientia Horticulturae 121, 447-450. Kuskoski, E. M.; Asuero, A.G.; Morales, M. T.; Fett, R. (2006) Wild fruits and pulps of frozen fruits: antioxidant activity, polyphenols and anthocyanins. Ciência Rural 36, 4, 1283-1287. Mazza, G.; Fukumoto, L.; Delaquis, P.; Girard, B.; Ewert, B. (1999) Anthocyanins, phenolics and color of Cabernet Franc, Merlot and Pinot Noir wines from British Columbia. Journal of Agricultural and Food Chemistry 47, 10, 4009-4017. Miller, N. J.; Riceevans, C.; Davies, M. J.; Gopinathan, V.; Milner, A. (1993). A novel method for measuring antioxidant capacity and its application to monitoring the antioxidant status in premature neonates. Clinical Science 84(4), 407-412. Mullen, W.; McGinn, J. (2002) Ellagitannins, Flavonoids, and Other Phenolics in Red Raspberries and Their Contribution to Antioxidant Capacity and Vasorelaxation Properties. Journal of the Agricultural and Food Chemistry 50, 18, 5191-5196. Pantelidis, G. E.; Vasilakakis, M.; Manganaris, G.A.; Diamantidis, G. (2007) Antioxidant capacity, phenol, anthocyanin and ascorbic acid contents in raspberries, blackberries, red currants, gooseberries and Cornelian cherries. Food Chemistry 102, 777-783. Pertuzatti PB, Jacques AC, Zambiazi RC (2007) Relação de Fitoquímicos na casca e polpa de mirtilo (Vaccinium ashei Reade). XVI Congresso de Iniciação Científica. Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel. Ribereau-Gayon, P.; Stonestreet, E. (1966). Dosage des tanins du vin rouge et determination de leur structure. Chimie Analytique 48, 188-196. Singleton, V. L.; Rossi, A. (1965). Colorimetric of total phenolics with phosphomolybdic-phosphotungstic acid reagents. American Journal of Enology and Viticulture 16, 144-158. Sousa, M. B.; Curado, T,; Negrão e Vasconcellos, F.; Trigo, M. J. (2007) Mirtilo: Qualidade Pós-Colheita. Edição no âmbito do Projeto PO AGRO DE&D Nº 556. Folhas de divulgação AGRO 556 nº 8. MADRP, Lisboa, Novembro. Soutinho, S. M. A. (2012) Avaliação dos compostos fenólicos e da actividade antioxidante de frutos vermelhos produzidos em modo biológico. Dissertação de Mestrado em Qualidade e Tecnologia Alimentar, ESAV-IV, Viseu, Portugal. Sun, J.; Chu, Y.-F.; Wu, X.; Liu, R. H. (2002) Antioxidant and antiproliferative activities of common fruits. Journal of the Agricultural and Food Chemistry 50, 7449-7454.

Contribuição para a caracterização de cultivares de arroz Carolino Tânia Santos1, Diogo Lemos2, Carla Brites3, Raquel P. F. Guiné1,4 and Paula R. Correia1,4 1

Dep. Indústrias Alimentares – Escola Superior Agrária de Viseu, Quinta da Alagoa, Estrada de Nelas, Ranhados, 3500-606 Viseu, Portugal. e-mail: paularcorreia@hotmail.com 2 Novarroz- Produtos Alimentares, S.A., Adães, Portugal 3 Instituto Nacional de Recursos Biológicos, Oeiras, Portugal 4 CI&DETS – Instituto Politécnico de Viseu, Viseu, Portugal.

Resumo O arroz é consumido principalmente em grão, e a sua qualidade revela-se de grande importância. O conceito de qualidade do arroz varia de país para país e até entre regiões. A maior parte do arroz produzido em Portugal é do tipo Carolino, botanicamente classificado como Oryza sativa ssp. Japonica. Hoje em dia, este arroz desempenha um papel vital no comércio Português. Foram recolhidos e analisados treze tipos de arroz Carolino, sendo avaliadas as caraterísticas biométricas, a cor do grão, o teor de amilose, e as propriedades de gelatinização das respetivas farinhas. O arroz Carolino está comercialmente classificado como grãos longos do tipo-A, uma vez que apresentam um comprimento superior a 6 mm e uma relação comprimento/largura inferior a 3 mm, verificando-se uma grande variabilidade nas medidas biométricas. Este tipo de arroz mostrou um elevado nível de área de gessada, significando que tem um aspeto pouco vítreo. O teor de amilose variou entre 9.4 % e 15.2 %, com uma média de 12.4%, significando que o arroz Carolino apresenta um teor baixo de amilose, ou seja, que o arroz é essencialmente seco, pouco macio e rígido após a cozedura, mostrando uma expansão elevada de volume e uma elevada capacidade para formação de flocos. As farinhas de arroz Carolino mostraram diferenças significativas de perfis de viscosidade no RVA. De um modo geral existem diferenças significativas nas temperaturas de empastamento, apresentando temperaturas semelhantes no pico de gelatinização, de 95ºC. Observou-se que os diferentes tipos de farinhas de arroz Carolino apresentam viscosidades elevadas (mínimo de 2.872 cP e 3797 cP máximo), com grandes diferenças de breakdown e setback. Palavras chave: Arroz Carolino; biometria; morfologia; teor de amilose; viscosidade

Contribution for the characterisation of Carolino rice cultivars Abstract Rice is consumed mainly as whole grain, and quality considerations are much more important than for any other food crop. Rice grain quality preference varies from country to country and among regions. Most of the rice produced in Portugal is of the Carolino type, botanically classified as Oryza sativa ssp. Japonica. Nowadays, this rice is playing a vital role in Portuguese rice trading. Thirteen types of Carolino rice were collected and analysed for biometry characteristics, amylose content and gelatinization properties. The Carolino rices are commercially classified as long grains type-A, because they present a length higher than 6 mm and the ratio length/width lower than 3 mm), and there was observed a high variability in biometric measurements. This type of rice showed a high level of plastered area, meaning low vitrea aspect. The amylose content varied from 9.4% and 15.2%, with an average of 12.4%, meaning that Carolino rice presented low value, i.e. that the rice with low amylose content is dry, less tender and hard after cooking, also showing volume expansion and a high degree of flakiness. Carolino rice flours showed significant differences of RVA viscosity profiles. Generally they presented significant differences in the pasting temperature, but similar pasting peak temperature, 95ºC. It was also

observed that the different types of Carolino rice flours showed high viscosities (minimum of 2872 cP and maximum 3797 cP), as well as great differences in breakdown and setback values. Keywords: Carolino rice; biometry; morphology; amylose content; viscosity

Introduction Rice (Oryza sativa L.) is one of the most important cereals cultivated worldwide, constituting the basic food for large number of human beings, sustaining two-thirds of the world population (Zhout et al., 2002). Carolino rice is one of the most popular cultivars of rice widely consumed in Portugal. Grain-type preferences vary among consumer groups. The marketing values of rice as an agricultural product depend on its physical qualities after the harvesting. The percentage of whole grain is the most important parameter for the rice processing industry (Marchezan, 1991), related with a common demand to all rice consumers, the grain, or head rice, must be well polished and unbroken. The geometric structure and weight of rice (Oryza sativa L.) kernels determine the physical characteristics and types of rice grains (shape, volume and density). Grain shape, considering the length and the ratio of kernel length to kernel width, is used by the rice industry in Portugal to classify rice into three types: round grain (length 5.2 mm and length/width ratio < 2.0), medium grain (length between 5.2 and 6 mm and length/width ratio < 3), and long grain rice type-A (length > 6 mm and length/width ratio of 2–3) and Type-B (length > 6 mm and length/width ratio 3) (DL n.º 62, 2000). There are various types of rice. Different countries use different types of rice. The economic value of rice depends on its cooking and processing quality. Cooking quality of rice mainly depends on amylose content and gelatinization temperature. Amylose content determines the texture of cooked rice, and it determines the indices such as water absorption, volume expansion, stickiness, gloss, colour, and firmness when cooked (Juliano, 1979; Kumar, Maruyam and Moon, 1994). Rice varieties are grouped on the basis of their amylose content into waxy (0–2%), very low (3–9%), low (10–19%), intermediate (20–25%) and high (>25%) (Hossaina, Singhb and Fasih-uz-Zamanb, 2009). Screening of world germplasm collection at IRRI and other Rice Research Centres has revealed the amylose content in rice to range from 0% to 35% (IRRI, 1966). Rice varieties with amylose content of more than 25% absorb more water and have a fluffy texture after cooking (Oko, Ubi and Dambaba, 2012). Intermediate amylose rices are moist and tender upon cooking, and waxy (low amylose content) rices do not expand in volume, are glossy and sticky, and remain firm when cooked. Moreover, amylose consists of linearly linked glucose molecules and is relatively resistant to digestion, hence the term “resistant starch”. This means that rice varieties with a greater proportion of starch in the form of amylose tend to have a lower glycemic index (Oko, Ubi and Dambaba, 2012). The pasting properties of rice flour are key determinants of quality which significantly impact the final product texture. Rapid Visco Analyser (RVA) can be used for measuring the pasting properties of rice flours (Vongsawasdi, 2009).The pasting temperature, holding strength, peak and final viscosity can be measured during a very short cooking time. The objective of this work was, therefore, to evaluate the commercial Carolino rices, one of the most popular types of rice widely consumed in Portugal, in relation to biometry characteristics, amylose content and gelatinization properties.

Material and Methods Thirteen types of Carolino rice grains were collected from the Portuguese trade market, and they were coded with a number (the cultivar list was not revealed due to confidentiality). Flours were produced

for RVA measurements using a SK 100 Cross Beater Retsch hammer mill with a 1 mm sieve. After they were sieved through a 0.5 mm sieve. Biometric characteristics of all rice grains were evaluated, using an automatic S21(LKL, Brasil) biometric equipment and a C-300 (Kett, USA) colorimeter. An average of 670 grains for each cultivar was analysed. Amylose content was determined by ISO 6647-1 (2007) reference method. Total of 100 mg of each sample was weighed into a 50-mL Erlenmeyer flask and 1 mL of 95% ethanol and 9 mL of 1 M NaOH were added. The mixture was heated for 10 min in a boiling water bath to gelatinize the starch, cooled, and transferred, with several water washings, into a 100-mL volumetric flask. The volume was brought up with water and then mixed well. A total of 5 mL of starch solution was pipetted into a 100mL volumetric flask and 1 mL of 1 N acetic acid and 2 mL of iodine solution (0.2 g iodine and 2 g potassium iodine in 100 mL of aqueous solution) were added. The solution is made up to volume with distilled water, shaken, and allowed to stand for 20 min. Absorbance of the solution at 620 nm was measured with a Lambda 25 UV/VIS spectrophotometer (PerkinElmer, Mass., U.S.A.). Amylose content was determined by reference to standard rice flours with known content (Instituto Nacional de Recursos BiolĂłgicos, I.P., Portugal) standard curve. The standard rice flours Ariete, GlĂĄdio, Opale, Albatros and Waxy, with an amylose content of 12.5, 27.8, 19.1, 14.3 e 1.3%, respectively, were used. Pasting properties were measured by Rapid Visco Analyser (Perten Instruments, Australia) using the AACC (2000) official method n.Âş 61-02.01. Sample (3 g based on 12% moisture) was added to 25 mL ÂšA< Âť=ÂźBÂ˝ 7KH PLÂžÂźÂżÂ˝H ÂťDĂ&#x201A; KHDÂźHG ÂźÂš Ă&#x201E;& IÂšÂ˝ PLQ DQG ÂźKHQ Â˝DPĂ&#x2026;HG ÂźÂš Ă&#x201E;& DÂź D Â˝DÂźH ÂšI Ă&#x201E;& PLQ $IÂźHÂ˝ KÂšĂ&#x2020;GLQJ DÂź Ă&#x201E;& IÂšÂ˝ PLQ ÂźKH ÂźHPĂ&#x2026;HÂ˝DÂźÂżÂ˝H ÂťDĂ&#x201A; GHFÂ˝HDĂ&#x201A;HG ÂźÂš Ă&#x201E;& DQG KHĂ&#x2020;G IÂšÂ˝ min. The mixture was constantly stirred and the total run time was 12.5 min. Viscosity was measured in CentiPoise (cP). All of the data represents averages of at least three different determinations. Results were analysed using the SPSS for Windows version 17.0 software. The data was subjected to one-way analysis of variance (ANOVA) test. The separation of means or significant difference comparisons of all parameters were tested by Tukeyâ&#x20AC;&#x2122;s HSD test. Pearson correlation coefficients (r) for the relationships between properties were also calculated. Cluster analysis of the rice properties were carried out to provide a ready mean of visualizing the differences and similarities among different samples. The level of significance used for all the statistical tests was 95%.

Results and Discussion All the samples analysed of Carolino rices are commercially classified as long grains type-A, because they present a length higher than 6 mm and the ratio length/width lower than 3 mm (Figure 1). The length and the width presented a correlation coefficient of 0.71.

Figure 1. Length and width of Carolino rice.

This type of rice showed a plastered area of 15.6, meaning that they have not a high vitrea aspect (Figure 2). There is a stickily relationship between the total and vitrea whiteness (r2=0.88), and there was observed a high variability in biometric measurements.

Sample

Figure 2. Whiteness, vĂtrea, plastered ĂĄrea and kett of Carolino rice.

Cooking quality of rice mainly depends on amylose content and gelatinization temperature. The amylose content varied from 9.4% and 15.2% (classified as low value) (Figure 3), meaning that the rice with low amylose content is dry, less tender and hard after cooking.

Figur3 3. Amylose content of Carolino rice.

The RVA viscosity parameters of rice flours are shown in Figure 4. Carolino rice flours showed significant differences of RVA viscosity profiles. Generally they presented significant differences in the pasting temperature, but similar pasting peak temperature, 95ÂşC. It was also observed that the different types of Carolino rice flours showed high viscosities (minimum of 2872 cP and maximum 3797 cP), and great differences in breakdown and setback values. Breakdown was positively related with the peak consistency (r2=0.71), and the setback was correlated with final consistency (r2=0.88). The C11 sample presented high paste viscosities and this could be due to low amylose content and to the structure of starch. Paste peak viscosity measures the extent by which starch granules swell in the presence of water, heat and sometimes shear. Starch swelling is mainly due to the activity of the amylopectin, but this can be restricted by amylose and protein (Inouchi et al., 2000). The hot paste viscosity for all samples reduced markedly. Viscosities at the start of the holding period and during cooling reflect the ease of cooking starch and paste stability, respectively (Zobel, 1984). Breakdown viscosity measures the tendency of swollen starch granules to rupture when held at high temperatures and continuous shearing (Patindol et al., 2005), meaning that high values of breakdown are related with low paste stability. Rices presented high setback values. Thus, makes it useful for dishes involving boiled rice for grains that do not stick together, but with high gelling ability or retrogradation tendency of starch.

Figure 4. RVA profiles of Carolino rice.

The cluster analysis shows that are two main groups at 25 Euclidean distance (Figure 5). The C8 and C12 Carolino rices are quite similar, and they are significantly different from the other ones. Apart from that the C1 and C6 samples also presented similar characteristic. However at the end of the cooling period, the cold paste viscosities of all the samples showed an increase of their viscosities.

Figure 5. Dendrogram of Carolino rice using average linkage (between groups).

Conclusions Generally it could be concluded that Carolino rice is classified as a long type-A rice, with an intermediate level of plastered area. In general, the samples presented low amylose content and high

viscosities. In spite of this, the different types of Carolino rice showed to be different considering the biometric characteristics, colour, amylose content and viscoelastic properties. This could mean that Carolino rices could be used for different proposes.

Acknowledgments The Portuguese Foundation for Science and Technology (FCT) through the project PEstOE/CED/UI4016/2011, and the Center for Studies in Education, Technologies and Health (CI&DETS).

References AACC International. Approved Methods of Analysis (1999). Determination of the pasting properties of rice with the Rapid Visco Analyser. 11th Ed. Method 61-02.01. AACC International, St. Paul, MN, U.S.A. D.L. n.º 62. Crateristicas do arroz e trinca de arroz destinados ao consumo final. Diário da Republica- I Série, 93, 1689-1692. Hossaina, M. S., Ashok Kumar Singhb,A. k., and Fasih-uz-Zamanb (2009). Cooking and eating characteristics of some newly identified inter sub-specific (indica/japonica) rice hybrids. ScienceAsia, 35, 320–325. Inouchi, N., Ando, H., Asaoka, M., Okuno, K. and Fuwa, H. (2000). The effect of environmental temperature on distribution of unit chains of rice amylopectin. Starch/ Stärke, 52, 8–12. IRRI (1966) Annual Report. Los Banos, Philippines. ISO 6647-1 (2007). Rice- Determination of amylose content. Part one: Reference method. International Standard Organization. Geneva. Switzerland. Juliano, B. O. (1979) The chemical basis of rice quality. Proceedings ofWorkshop on Chemical Aspects of Rice Grain Quality, IRRI, Manila, pp 69–90. Kumar, I., Maruyama, K., and Moon, H. P. (1994) Grain quality consideration in hybrid rice. In: Virmani SS (ed) Hybrid Rice Technology: New Developments and Future Prospects, IRRI, Manila, pp 123–30. Marchegan, E. (1991). Grãos inteiros em arroz. Lavoura arrozeira, 44, 3-8. Oko, A. O., Ubi, B. E, and Dambaba, N. (2012). Rice Cooking Quality and Physico-Chemical Characteristics: a Comparative Analysis of Selected Local and Newly Introduced Rice Varieties in Ebonyi State, Nigeria. Food and Public Health, 2, 43-49 Vongsawasdi, P., Nopphara, M., Hiranyaprateep, N., and Tirapong, N. (2009). Relationships between rheological properties of rice flour and quality of vermicelli. Asian Journal of Food and Agro-Industry, 2, 102-109 Zhout, Z., Robards, K., Heliwell, S., and Blanchard, C. (2002). Ageing of stored rice: changes in chemical and physical atributes. Journal of Cereal Science, 35, 65-78. Zobel, H. F. (1984). Gelatinization of starch and mechanical properties of starch pastes. In: Starch Chemistry and Technology. 2nd Ed. Whistler, R.L., BeMiller, J. N., and Paschall, E. F. Academic Press inc., Orlando. Patindol, J., Wang, Y-J., Jane, J-L. (2005). Structure-functionality changes in starch following rough rice storage. Starch/ Stärke, 57, 197-207.

Desenvolvimento de um Pão Biológico Susana Mele 1, Miguel Batista 2, R. P. F. Guiné1,3 and Paula R. Correia1,3 1

Dep. Indústrias Alimentares – Escola Superior Agrária de Viseu, Quinta da Alagoa, Estrada de Nelas, Ranhados, 3500-606 Viseu, Portugal. e-mail: paularcorreia@hotmail.com 2 Fábrica do Pão. Seia. Portugal 3 CI&DETS – Instituto Politécnico de Viseu, Viseu, Portugal.

Resumo

Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de um pão biológico de trigo com boas características de textura e sensoriais, usando ingredientes biológicos, tal como leveduras biológicas certificadas e sal biológico, variando as quantidades adicionadas à massa. Foram também realizadas várias experiencias para estabelecer o processo tecnológico mais apropriado. O produto otimizado foi caraterizado considerando as suas propriedades físicas e químicas. Este pão apresentou características químicas similares com outros pães de trigo, tendo um valor energético semelhante (232.8 Kcal/ 100g). O parâmetro L é elevado tanto para a côdea como para o miolo, com predominância das tonalidades vermelha e amarela. O pão biológico mostrou elevada elasticidade e uma percentagem elevada de alvéolos (cerca de 25%). A avaliação sensorial global foi de 6.2 numa escala máxima de 10. Palavras chave: pão biológico; propriedades físico-químicas; análise sensorial; cor; textura.

Development of a Biological Bread Abstract The objective of this work was to develop a wheat biological bread with good textural and sensorial characteristics, using biological ingredients, such as usual and certified biological yeasts and biological salt varying the added amounts to the dough. Several experiences were also done to find the most appropriate processing stages until establishing the best operation conditions. The optimized product was characterised considering the chemical and physical properties. This bread presented similar chemical characteristics to other wheat breads, with similar energetic value (232.8 Kcal/100g). The L colour parameter is high both in crust and loaf, with predominance of red and yellow colorations. It showed high elasticity and high alveoli percentage (about 25%). The global sensorial appreciation was 6.2 in a maximum scale of 10. Keywords: biological bread; physic-chemical properties; sensorial analysis; colour; texture.

Introduction Bread has always been one of the most popular and appealing food products due to its superior nutritional, sensorial and textural characteristics, ready to eat convenience as well as cost competitiveness. Bread is essential to the diets of many people worldwide. Bread is essentially made with cereals, of which the most commonly used for being considered the nobler, is wheat (Triticum genus, and more specifically Triticum sativum). Wheat flour is an excellent source of fibre, particularly insoluble fibre (Bonnand-Ducasse et al., 2010; Leon and Rosell, 2007). As the artisan baking process extended to the industrial scale, the use of flour enhancing agents has been generalised as a way to improve the process characteristics and shelf life of the products obtained (Gallagher et al., 2003). For decades enzymes have been added to flour in bread production in order to improve the volume, flavour, aroma, structure of the shell and crumb, tenderness and shelf life (Nunes, 2008). Among the various intrinsic properties of bread, volatile flavour compounds play a key role in the perception of fresh bread flavour, which is also determined by the type of bread, ingredients, method of production and shelf life (Giménez et al., 2007; Heenan et al., 2009; Jensen et al., 2011)

Yeasts influence the rheological properties of the dough, making it more elastic and porous, allowing obtaining a more digestible and nutritious bread (Nunes et al., 2006). The type of yeast more frequently used in baking is Saccharomices cerevisiae acting on simple sugars, producing carbon dioxide and ethanol (Cauvain and Young, 2006). The alcohol formed is released during the cooking process while the carbon dioxide contributes to the expansion of the bakery products, being therefore essential for their final characteristics, texture and quality (Scanlon and Zghal, 2001). The ingredients of bread will impart characteristic colours, texture, and nutritional value which may improve the bread quality. Therefore, a proper balance of ingredients needs to be obtained to produce high-quality bread. Concerns about the quality of breads go beyond the ingredients in the loaves themselves. One of the main quality criteria on bread is related with texture, and the development of a desirable volume, related to alveoli formation. Nowadays, consumers are much more attentive to fresh food and to products from organic farming. According to Council Regulation (EC) No 834/2007, of 28 June, organic processed products should be produced by the use of processing methods which guarantee that the organic integrity and vital qualities of the product are maintained through all stages of the production chain. Furthermore, the processed food should be labelled as organic only where all or almost all the ingredients of agricultural origin are organic. Moreover, for the purpose of consumer information, transparency in the market and to stimulate the use of organic ingredients, it should also be made possible to refer to organic production in the ingredients list under certain conditions. Thus, the objective of this study was to develop and produce a biological bread with good physicchemical, textural and sensorial properties.

Material and Methods The ingredients used for biological bread production was biological wheat flour type 55, biological yeast (Bioreal, Germany), salt and water. Three process steps were achieved: (1) first dough; (2) biological dough; and (3) biological bread. First were done some preliminary tests in order to determine the most appropriate type of yeast and the convenient quantity of salt (Figure 1). After established the process parameters and ingredients, the biological bread was produced with 0.42% of biological yeast and 1.4% of salt. "% % (

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Figure 1. Ingredients quantities to produce biological bread. A- yeast quantity determination; B- salt quantity determination.

Chemical properties were performed, namely moisture content, ash content, crude fat, crude fibre and protein content, using the official methods of AOAC (2000). The carbohydrates content was

calculated by difference. Water activity was determined by a Hygrometer AwVc (Rotronic, USA) at a constant temperature of 25 ÂşC. To analyse the dimensions and volume of the loaves, the thickness, width and length were measured. For calculating the volume the form was approximated to an ellipsoid. For this determination 3 replicas were made in each bread sample. To determine the density, pieces of bread were carefully cut in the form of parallelepipeds. From each sample were taken 15 cubes with 1 cm edge, which later were weighed on a precision scale. Density was determined as the reason between the measured mass and the calculated volume. The colour parameters were evaluated using a colorimeter Chroma Meter CR 400 (Konica Minolta, Japan) expressing the results in the CIELab system coordinates: L* which is the brightness and varies between 0 (black) to 100 (white), the a* which ranges from -60 (green) to +60 (red) and b* ranging between -60 (blue) to +60 (yellow). To evaluate colour, 30 measurements were made in each bread, both in the crust and in the crumbs, in a total of 60 measurements per sample. The cylindrical color coordinates were also determined: value, hue (hÂş) and chroma or saturation (c) according to eq. (1) to (3) (Ribeiro, 2009):

Value

L* 10

b* H Âş tan 1 ; a* C a *2 b *2

(1) if a*>0 and b*>0

(2) (3)

To do the alveolar characterization image analysis was used, using the program Image J, developed by Wayne Rasband at the National Institute of Mental Health United States of America. From each sample, 5 fresh slices were prepared from each bread sample, with a thickness of 10 mm (pattern cutting), which were then scanned (scanner Canon CanoScan Lide 20). In the image corresponding to each slice a cut was made in the central zone (a rectangle of 273 x 291 pixels), to eliminate the effect of the crust area (Figure 1). The program Image J enabled to determine the number and size of the alveoli, as well as the total area and the alveolar percentage in that area. The program can convert the image into a two colour system, which allows a better alveolar differentiation, and thus a better evaluation. Texture profile analysis (TPA) to all the samples was performed using a Texture Analyser TA.XT.Plus (Stable Micro Systems, UK). The analyses were performed immediately after manufacture, and for that were cut out seven slices (10 mm) per sample, removing a cube per slice (crumb) 30 mm edge. The texture profile analysis was carried out by two compression cycles between parallel plates using a flat 75 mm diameter plunger, with a 5 second period of time between cycles. A force load cell of 5 kg was used and the test speed was 0.5 mm/s. The textural properties: hardness, springiness, cohesiveness, adhesiveness and chewiness were calculated Sensory analysis was performed in a laboratory prepared for that purpose, on the day of delivery of the samples by a panel of 50 untrained tasters, aged between 18 and 60 years, who were asked to rate the following attributes: crumb colour, crust colour, aroma (bread, firewood or fermentation), taste (bread, wood or fermentation), elasticity, density, and finally the overall appreciation. In this test the taster expressed the intensity of each attribute through a scale where verbal Hedonic expressions are translated into numeric values in order to allow statistical analysis. The scale of values varied from 0 (less intense) to 10 (more intense). All of the data represents averages of at least three different determinations. Results were analysed using the SPSSÂŽ for Windows version 19.0.

Results and Discussion The proximate chemical composition of biological bread is showed in Figure 2, and it is very similar to traditional wheat bread produce in Fabrica do PĂŁo enterprise, presenting an energetic value of 232.8 Kcal/100 g.

Figure 2. Chemical composition of biological bread and traditional wheat bread.

Biological bread presented a volume of 1997.7 cm3, meaning that is a big size bread (Table 1). As to the crumbs density, for regional breads produced with wheat flours in this enterprise, the values found varied from 0.25 to 0.56, being the average of 0.35 (Rodrigues, 2012). Thus, the biological bread presented high value. Regarding the colour coordinates, it was found that the samples were quite dark (with L values standing near the middle of the scale), for both crust and crumbs. The a* and b* are positives, indicating the predominance of the red colour over green as well as of the yellow over blue, respectively. The results show a lighter colour (higher L and Value) and less intense brown (lower a* and b*). The crust presented high value of chroma, meaning a more vivid colour. Table 1. Physical parameters of biological bread. Parameter Dimensions (cm3) Density (gcm-3) Colour Crust L* a* b* Value Hue Chroma Crumbs L* a* b* Value Hue Chroma

Biological bread 1997.7Âą288.5 0.42Âą0.06 61.3Âą4.61 8.59Âą2.00 23.35Âą4.26 6.13Âą0.46 1.22Âą0.05 24.87Âą4.50 65.4Âą2.97 0.90Âą0.13 11.02Âą0.78 6.54Âą0.30 1.49Âą0.01 11.06Âą0.78

The alveolar characterisation of the biological bread is shown in Figure 3. It revealed a low total area, a high alveolar percentage, a low number of alveolus, as well as a low alveolus average size, when compared to similar breads, such as the regional bread mentioned before (162799.9 pixel2 total area, 22.9 % alveolar, 241 alveolus number, and 7102.9 pixel2 alveolus average size) (Rodrigues, 2012). This means that this sample presented a low porosity, which explains its higher density value for this type of bread.

Figure 3. Alveolar characteristics of biological bread.

By analysing the results of the textural properties in Table 2, it was found that the properties hardness and chewiness were higher, which might be explained by the higher density as previously reported. In terms of cohesiveness (0.51) and elasticity, the biological bread showed lower values when compared with other wheat regional breads (averages values for cohesiveness of 0.73 and elasticity/ springiness of 93.3 %). The values found for adhesiveness were not shown because in all cases they were practically zero, thus indicating that these products do not have measurable adhesiveness. There is a great variability due to the natural heterogeneity of the samples. Table 2. Texture parameters of biological bread. Parameter Harness (N) Springiness (%) Chewiness (N) Cohesiveness (dimensionless)

Crust 77.6Âą38.0 87.4Âą23.2 40.6Âą28.9 0.59Âą0.08

Crumb 25.3Âą6.6 89.8Âą2.5 11.4Âą2.5 0.51Âą0.03

With respect to sensorial analysis, it was found a great discrepancy and consequently a great dispersion of the results (Table 3). Globally the biological bread was appreciated (with similar punctuation as traditional wheat bread), with a high punctuation in colour parameters and density (in accordance to analytical measurements), and also with respect to the taste and aroma of the bread. Table 3. Sensorial analysis of biological bread. Parameter Colour Aroma

Taste

crust crumb bread firewood fermented bread fermented salt wood

Elasticity Density Overall appreciation

Biological bread 5.2Âą2.0 3.4Âą1.9 5.9Âą2.0 2.7Âą2.4 3.1Âą2.3 5.6Âą2.1 2.6Âą2.4 3.0Âą2.2 2.4Âą2.3 3.8Âą2.2 4.5Âą2.2 6.2Âą2.3

Conclusions Biological bread is an organic product produced by the use of processing methods which guarantee that the organic integrity and vital qualities of the product are maintained through all stages of the production chain, in order to ensure the health of consumers. The biological bread produced was similar to traditional wheat bread in terms of the chemical characteristics, but it was quite different considering the morphology and physical parameters. The panellists appreciated this bread, however, more studies must be dome in order to improve some properties, such us density and colour of the biological bread.

Acknowledgments The authors thank the Portuguese Foundation for Science and Technology (FCT) through the project PEst-OE/CED/UI4016/2011, and the Center for Studies in Education, Technologies and Health (CI&DETS).

References AOAC. (2000). Official methods of analysis. 17ed. Washington: Association of Official Analytical Chemists. Bonnand-Ducasse, M., Della Valle, G., Lefebvre, J., and Saulnier, L. (2010) Effect of wheat dietary fibres on bread dough development and rheological properties. Journal of Cereal Science, 52, 200-206. Council Regulation (EC) No 834/2007 (2007). Organic production and labelling of organic products and repealing Regulation (EEC) No 2092/91. Official Journal of the European Union, L 189, 1-23. Cauvain, S., and Young, L. (2006). Productos de panadería. Editorial Acribia, S.A. Espanha. Gallagher, E., Gormley, T. R., and Arendt, E. K. (2003). Crust and crumb characteristics of gluten free breads. Journal of Food Engineering, 56, 153-161. Giménez, A., Varela, P., Salvador, A., Ares, G., Fiszman, S., and Garitta, L. (2007). Shelf life estimation of brown pan bread: A consumer approach. Food Quality and Preference, 18, 196-204. Heenan, S. P., Dufour, J.-P., Hamid, N., Harvey, W., and Delahunty, C. M. (2009). Characterisation of fresh bread flavor: Relationships between sensory characteristics and volatile composition. Food Chemistry, 116, 249257. Jensen, S., Oestdal, H., Skibsted, L. H., Larsen, E., and Thybo, A. K. (2011) Chemical changes in wheat pan bread during storage and how it affects the sensory perception of aroma, flavor, and taste. Journal of Cereal Science, 53, 259-268. Léon, A. E., and Rosell, C. M. (2007). De tales harinas, tales panes. Baéz ediciones. Argentina. Nunes, A. G., Faria, A. P. S., Steinmacher, F. R., and Vieira, J. T. C. (2006). Processos Enzimáticos e Biológicos na Panificação. Trabalho de curso de Engenharia Bioquímica. Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, Brasil. Nunes, J. C. (2008). Modificações enzimáticas em pães brancos e pães ricos em fibras: impactos na qualidade. Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Ciência e Tecnologia de Alimentos. Rio Grande do Sul. Rodrigues, A. M. (2012). Caracterização de pão regional do distrito de Viseu e de Pão São. Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Qualidade e Tecnologia Alimentar. Escola Superior Agrária do Instituto Politécnico de Viseu. Portugal. Scanlon, M. G., Zghal, M. C. (2001) Bread properties and crumb structure. Food Research International, 34, 841-864.

RelaciĂłn entre el crecimiento vegetativo y la producciĂłn en cinco variedades de granado espaĂąolas %68A2)> )+9% )0+%6).3 )0+%6).3 ?2',)> %68A2)> C328 C'% )62?2()> D)4%68%1)283 () 63(9''-C2 #)+)8%0 = -'63&-303+A% 7'9)0% 30-8@'2-'% 94)6-36 () 6-,9)0% "2-:)67-(%( -+9)0 )62?2()> 86% () )2-)0 1 6-,9)0% 0-'%28) 74%B% ) 1%-0 .9%2.37) 1%68-2)> 91, )7

Resumen

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IntroducciĂłn y/o JustificaciĂłn :+56' 70 +06'4>5 %4'%+'06' 214 '. )4#0#&1 01 5A.1 21437' 57 (476# '5 #)4#&#$.' &' %1/'4 5+01 6#/$+>0 21437' '5 %105+&'4#&# 70 241&7%61 (70%+10#. &' )4#0 +06'4>5 2#4# .# &+'6# *7/#0# *#$+>0&15' &'5%4+61 8#4+15 )47215 &' 5756#0%+#5 B6+.'5 2#4# .# 24'8'0%+A0 &' #.)70#5 '0('4/'&#&'5 Â¤ '.)#4',1 ; #.#<#4 0&4>7 +)0'5 ; #4$10'..Â&#x2014; #44#%*+0# ')7# '6 #. ÂĽ 0 .15 B.6+/15 #@15 *# 2#5#&1 &' 5'4 70# (476# 37' 24=%6+%#/'06' 5' %1057/?# 5A.1 '0 (4'5%1 # 6'0'4 70# &'/#0&# +0&7564+#. 2#4# 1$6'0'4 &+('4'06'5 241&7%615 Â¤<7/1 /'4/'.#&# '6% ÂĽ '$+&1 # '56#5 #2.+%#%+10'5 +0&7564+#.'5 ; #. +0%4'/'061 &'. %1057/1 &'. 241&7%61 (4'5%1 5' *#%' +/24'5%+0&+$.' %#4#%6'4+<#4 .#5 &+('4'06'5 8#4+'&#&'5 2#4# 1$6'0'4 70 241&7%61 %1/'4%+#. &' %#.+&#& ; &'. /=:+/1 +06'4>5 '%10A/+%1 #56# .# ('%*# .# /#;14 2#46' &' .15 64#$#,15 27$.+%#&15 5' %'064#0 '0 .#5 %#4#%6'4?56+%#5 &' .# (476# Â¤ '.)#4',1 #46?0'< #410' '6 #. +4/#. +56 ; #,'5* #46?0'< '6 #. # #&/#8#6*#//# #0& 7./#0+ ÂĽ $+1.1)?# (.14#. Â¤ #45 #0& #44#-%*+ #46?0'< '6 #. $ÂĽ ; 6>%0+%#5 &' %7.6+81 Â¤ '.)#4',1 '6 #. . *#9#)# ÂĽ 5+0 '/$#4)1 4'57.6#0 '5%#5#5 1 07.#5 .#5 27$.+%#%+10'5 37' 4'.#%+10#0 '. &'5#441..1 8')'6#6+81 ; .# 241&7%%+A0 &' .15 &+('4'06'5 %7.6+8#4'5 14 '..1 %105+&'4#/15 &' .# /=:+/# +/2146#0%+# %101%'4 .15 *=$+615 &' %4'%+/+'061 &' .#5 &+56+06#5 8#4+'&#&'5 &' +06'4>5 ;# 37' %10&+%+10#0 .#5 6>%0+%#5 &' %7.6+81 '. /#4%1 &' 2.#06#%+A0 ; '0 )'0'4#. '. /#0',1 &' .# ':2.16#%+A0 (476#. . 1$,'6+81 &'. 24'5'06' 64#$#,1 '5 %1064+$7+4 # %101%'4 '. &'5#441..1 8')'6#6+81 &' %+0%1 8#4+'&#&'5 &' )4#0#&1 #76A%610#5 &'. 74'56' '52#@1. 4'.#%+10=0&1.1 %10 .# 241&7%%+A0 &' (47615

Material y MĂŠtodos Material vegetal 56= %1056+67+&1 214 8#4+'&#&'5 &' )4#0#&1 1..#4 &' .%*' Â¤ ÂĽ 1..#4 &' .%*' Â¤ ÂĽ +@A0 6+'401 &' ,A5 Â¤ ! ÂĽ +@A0 6+'401 &' ,A5 Â¤ ! ÂĽ ; #56# &'. '+01 &' ,A5 Â¤ ÂĽ ' %#&# 8#4+'&#& 5' 6+'0'0 %7#641 4'2'6+%+10'5 56' /#6'4+#. 8')'6#. (14/# 2#46' &'. 24+0%+2#. $#0%1 &' )'4/12.#5/# &' )4#0#&1 ':+56'06' '0 .# "0+A0 7412'# ; 5' '0%7'064# '0 .# (+0%# ':2'4+/'06#. 37' .# "0+8'45+&#& +)7'. '40=0&'< 6+'0' '0 .# 2418+0%+# &' .+%#06' Â¤ 52#@#ÂĽ '56#0&1 5+67#&# # D G GG .10)+67& 56' D G GG .#6+67& 146' ; # / &' #.6+67& 51$4' '. 0+8'. &'. /#4 #5 8#4+'&#&'5 '567&+#&#5 (7'410 5'.'%%+10#&#5 #6'0&+'0&1 # %7#641 %4+6'4+15 (70&#/'06#.'5 37' .# /#;14?# (7'5'0 &7.%'5 ; #.)70# #)4+&7.%' 37' (7'5'0 &' 2+@A0 6+'401 ; 37' 241&7,'4#0 (47615 &' $7'0 6#/#@1 #5 8#4+'&#&'5 ; (7'410 5'.'%%+10#&#5 &'0641 &' .# 8#4+'&#& 21$.#%+A0 E 1..#4 &' .%*'F Â¤ ÂĽ 214 241&7%+4 #$70&#06'5 (47615 &' ':%'.'06' %#.+&#& 14)#01.>26+%# #5 8#4+'&#&'5 ! ; ! (7'410 5'.'%%+10#&#5 214 24'5'06#4 )4#0 6#/#@1 &' (4761 .# &'01/+0#%+A0 ! 5+)0+(+%# E2+@A0 6+'401 &' ,15F 6>4/+01 37' *#%' 4'('4'0%+# # .# 21%# &74'<# &' .# 2#46' .'@15# &' .#5 5'/+..#5 Â¤214%+A0 %1/'56+$.' &' '56' (4761ÂĽ ; # .# 21$.#%+A0 &10&' 5'

1&2175$521 6(/(&&,21=1'26( /$6 9$5,('$'(6 1D 325 (/ *5$1 7$0$@2 '(/ )5872 ; /$ 9$5,('$' 1DÂ&#x; 325 35(6(17$5 )58726 '( 6$%25 /,*(5$0(17( $*5,'8/&( ; *5$1 7$0$@2 *8$/0(17( (/ &8/7,9$5 6( 6(/(&&,21A 325 35(6(17$5 *5$1 7$0$@2 '( )5872 &21 6(0,//$6 '8/&(6 ; %/$1'$6

Desarrollo vegetativo ( (7,48(7$521 ;(0$6 48( (67$%$1 ,1,&,$1'2 68 '(6$552//2 (1 /26 Â&#x2013; =5%2/(6 2%-(72 '( (678',2 $6 (7,48(7$6 6( 5(3$57,(521 (1 /$6 25,(17$&,21(6 %=6,&$6 Â¤1257( 685 (67( ; 2(67(ÂĽ ( &$'$ 81$ '( (67$6 <21$6 6( (6&2*,(521 Â ;(0$6 325 /2 48( (1 727$/ 6( (678',$521 Â&#x2013; %527(6 (1 &$'$ =5%2/ ( 5($/,<$%$ 81$ 0(',&,A1 '( /21*,78' '( %527(6 &$'$ Â&#x; '?$6 Â&#x161; 3$57,5 '( /$6 Â&#x2013; ;(0$6 (7,48(7$'$6 (1 &$'$ 812 '( /26 =5%2/(6 '( /$6 9$5,('$'(6 (678',$'$6 6( 2%7(1?$ /$ )5(&8(1&,$ $%62/87$ ; 5(/$7,9$ '( /$6 )250$&,21(6 9(*(7$7,9$6 Â¤)250$&,21(6 &257$6 '( 0$'(5$ &21 +2-$6ÂĽ ; )250$&,21(6 )58&7?)(5$6 "%527(6 0,:726 /$5*26 Â¤ &0ÂĽ ; %527(6 0,:726 &25726 Â¤ &0ÂĽ &21 81 62/2 %27A1 )/25$/ 7(50,1$/# 352'8&,'$6 $5$ (/ (678',2 '( /26 %527(6 $17,&,3$'26 6( (6&2*,(521 '( /$ 3$57( 0(',$ '( &$'$ =5%2/ ÂŠ 5$026 0,:726 5(35(6(17$7,926 '( &$'$ 9$5,('$' ; 6( &217A (/ 1B0(52 '( %527(6 $17,&,3$'26 352'8&,'26 325 &$'$ 812 '( (//26 267(5,250(17( 7$172 (/ %527( 35,1&,3$/ &202 /26 6(&81'$5,26 Â¤$17,&,3$'26ÂĽ )8(521 0(','26 21 (6726 '$726 6( &$/&8/$ /$ 352325&,A1 '( &$'$ 7,32 '( %527( (1 /$6 9$5,('$'(6 (678',$'$6 Â&#x161;'(0=6 &21 (/ &21-8172 '( 5$026 0,:726 &21752/$'26 (1 &$'$ 9$5,('$' 6( &$/&8/A (/ &203257$0,(172 '(/ 5$02 0,:72 7?3,&2 '( &$'$ 9$5,('$' 1 &8$172 $ /26 5$026 $17,&,3$'26 &21 /26 '$726 '( &$032 6( &$/&8/$ 3$5$ &$'$ 9$5,('$' /$ /21*,78' 0(',$ '( 81 5$02 35,1&,3$/ (/ 1B0(52 0(',2 '( 5$026 $17,&,3$'26 48( 623257$ ; /$ /21*,78' 0(',$ '( >6726 21 (6726 '$726 6( '(7(50,1$ /$ /21*,78' 727$/ '( 5$026 $17,&,3$'26 48( 623257$ &$'$ 35,1&,3$/ ; ',9,',(1'2 ',&+$ /21*,78' 727$/ (175( /$ /21*,78' 0(',$ '(/ 5$02 35,1&,3$/ 6( +$//A /2 48( '(),1,5(026 &202 &2167$17( Â&#x2013; 67$ &2167$17( '(),1( /$ 352325&,A1 (1 /$ 48( 6( '(6$552//$1 5$026 $17,&,3$'26 (1 &$'$ 9$5,('$' 5(63(&72 $ /26 5$026 35,0$5,26 67$ &,)5$ 6( 68321( 81 +=%,72 '( &$'$ 9$5,('$' 48( '(3(1'( '( /$ '27$&,A1 *(1>7,&$ ; '( )$&725(6 $0%,(17$/(6 $8148( (1 (67( &$62 72'26 /26 =5%2/(6 6( &8/7,9$1 (1 &21',&,21(6 +202*>1($6 67$ &2167$17( 38('( ,17(535(7$56( &202 /$ /21*,78' '( %527(6 $17,&,3$'26 (0,7,'$ 325 &$'$ 81,'$' '( %527( 35,1&,3$/ 26 '$726 87,/,<$'26 3$5$ (67( (16$;2 )8(521 /26 2%7(1,'26 +$67$ (/ Â '( -8/,2 020(172 (1 (/ 48( ;$ 6( +$%?$ 352'8&,'2 /$ 3$5$'$ (67,9$/

ProducciĂłn y productividad $ 352'8&&,A1 6( '(7(50,1A (1 /$6 ÂŠ 9$5,('$'(6 '85$17( 75(6 $@26 Â¤Â&#x2013; Â Â&#x2014;Â&#x2013; ÂŁÂĽ ( &217$521 ; 3(6$521 /26 )58726 '( /26 =5%2/(6 '( &$'$ 9$5,('$' !2'$6 /$6 9$5,('$'(6 (678',$'$6 35(6(17$1 81$ )(&+$ '( 0$'85$&,A1 6,0,/$5 6,(1'2 &$7$/2*$'$6 &202 '( 0(',$ (67$&,A1 Â¤ $57?1(< ÂĄÂĄÂĄÂĽ (67$1'2 &2035(1','$ (175( (/ Â&#x2013;ÂŠ '( 6(37,(0%5( ; ),1$/(6 '( 2&78%5( '(%,'2 $ 48( (67( )587$/ 35(6(17$ 81$ )/25$&,A1 (6&$/21$'$ $ 352'8&7,9,'$' 6( '(7(50,1A $ 3$57,5 '( /$ 352'8&&,A1 ; '( /$ 6(&&,A1 0(',$ '(/ 7521&2 &$/&8/$'$ $ 3$57,5 '( '26 3(5?0(7526 '(/ 0,602 0(','26 $ ; Â&#x2022; &0 '(/ 68(/2

RelaciĂłn entre el desarrollo vegetativo y la producciĂłn ( 5(/$&,21$ (/ '(6$552//2 9(*(7$7,92 &21 /$ 352'8&&,A1 $/ 2%-(72 '( 9$/25$5 (/ 1,9(/ '( ,1)/8(1&,$ '( 686 +=%,726 '( &5(&,0,(172 (1 /$ &$3$&,'$' 352'8&7,9$ '( (67$6 9$5,('$'(6 $5$ (//2 6( 5(/$&,21$ /$ 352'8&&,A1 0(',$ 325 =5%2/ Â¤.*ÂĽ &21 (/ &2(),&,(17( Â&#x2013; 70$Â§ 03

Tratamiento estadĂstico de los datos

# /# )'6 #+ -/'*#/ )2% / 2+ #01 "901'! "#0!/'-1'3 70'! 0#%2'" -,01#/',/*#+1# "# 2+ +7)'0'0 "# ) 3 /' +6 2 +", 0# , 123, 2+ 0'%+'$'! 1'3 ) 0 *#"' 0 0# 0#- / /,+ -,/ #) 1#01 "# / +%, *;)1'-)# ) ÂŠ "# +'3#) "# 0'%+'$'! !':+

Resultados y DiscusiĂłn Desarrollo vegetativo + ) ) 0# '+"'! ) $/#!2#+!' 0,)21 5 /#) 1'3 *#"' 0 -,/ 3 /'#" " "# ) 0 $,/* !',+#0 3#%#1 1'3 0 $,/* !',+#0 !,/1 0 "# * "#/ !,+ &,( 0 5 $,/* !',+#0 $/2!19$#/ 0 /,1#0 *'41,0 ) /%,0 5 /,1#0 *'41,0 !,/1,0 !,+ 2+ 0,), ,1:+ $),/ ) #+ -,0'!':+ 1#/*'+ ) Tabla 1. Frecuencia absoluta y relativa medias de las formaciones vegetativas y fructĂferas obtenidas a partir de 24 yemas etiquetadas en cada ĂĄrbol de cada variedad. Variedad Formaciones cortas de madera, con hojas Brotes mixtos largos Brotes mixtos cortos NĂşmero % NĂşmero % NĂşmero % ÂŠ ÂŁÂ&#x2022; Â&#x; Â&#x2013;ÂĄ Â&#x; Â Â&#x2013;ÂŠ PTO4 Â&#x2013; ÂŠ ÂŁ Â&#x2022;Â&#x2022; Â&#x2022;Â&#x2022; Â Â Â&#x; PTO7 ÂŠ Â Â&#x2013; ÂŠ Â Â&#x2013;ÂŠ Â&#x2022; Â&#x2013; ÂŠ CRO1 Â&#x2013; ÂŠ Â Â&#x2013;ÂŠ Â Â&#x2013;ÂŠ ME13 ÂŠ ÂŁÂ&#x2022; Â Â&#x2013;ÂŠ Â&#x; Â&#x2013;ÂĄ Â&#x; ME16 + ! " !,)2*+ )#1/ 0 "'$#/#+1#0 !,+1'+2 !':+ "# ) 0 *#"' 0 '+"'! + "'$#/#+!' 0 0'%+'$'! 1'3 0 ÂŠ

0 $,/* !',+#0 !,/1 0 "# * "#/ -/#0#+1 + &,( 0 #+ $,/* "# /,0#1 5 - /#!#+ #+ #) *,*#+1, "# ) /,1 !':+ #+ -,! 0 0#* + 0 "#( + "# !/#!#/ 5 0# !,+3'#/1#+ #+ +2*#/,0 0 $2#+1#0 .2# -/,-,/!',+ + $,1,0'+1 1,0 - / ) #),+% !':+ "# ),0 7-'!#0 "# ),0 /,1#0 $),/ !':+ 5 $/2!1'$'! !':+ 01 0 #01/2!12/ 0 0,+ ) 0 .2# - /#!#+ #+ * 5,/ ! +1'" " 5 #+ 2+ -/,-,/!':+ 0'*') / #+ ) 0 3 /'#" "#0 #012"' " 0 #"' +1# ),0 " 1,0 , 1#+'",0 5 !,+ ) 0 !,+0'"#/ !',+#0 /# )'6 " 0 #+ #) ! -912), "# = 1#/' ) 5 *81,",0> 0# ! )!2) ) ) Â&#x2013; Tabla 2. Longitud media de brotes primarios (Lmp) y secundarios (brotes anticipados) (Lma), nĂşmero medio de brotes anticipados por brote principal (Na), longitud total media de brotes anticipados emitida por brote principal (Ltma) y relaciĂłn K2=Ltma/Lmp en las variedades estudiadas. Variedad PTO4 PTO7 CRO1 ME13 ME16

Lmp (mm) ÂŠÂŁÂŠ ! ÂŁÂ&#x; Â Â&#x;Â&#x2022; Â&#x2013;Â ! Â&#x;ÂĄ !

Na ÂŠ ÂĄ Â&#x2022; ! Â&#x2022; !

Lma (mm) ÂŠÂ&#x2013; ÂŁÂ Â&#x2013; ÂŁ Â&#x2013;Â&#x;

Ltma (mm) Â&#x2013;Â&#x2013;ÂŠÂ&#x2013; Â&#x2022;ÂŠ Â&#x2013; Â&#x2022;ÂŠÂĄ ! Â&#x2022;ÂŠÂ !

K2=Ltma/Lmp Â&#x2022; ÂŁÂŠ Â Â&#x2013; ÂĄÂĄ ÂŁ ! Â&#x; !

+ ) 0 3 /'#" "#0 ,)) /#0 "# )!&# Â&#x2013; #0 *#+,/ .2# ), .2# 0'%+'$'! .2# #*'1#+ * 5,/ ),+%'12" "# / *,0 *'41,0 -/'+!'- )#0 .2# "# +1'!'- ",0 + #) /#01, "# 3 /'#" "#0 #01 -/,-,/!':+ 3 /9 -/,4'* " *#+1# #+1/# Â&#x2022; 5 2+'" "#0 "# ),+%'12" "# / *,0 +1'!'- ",0 -,/ ! " 2+'" " "# -/'* /', #%;+ ),0 1/ (,0 "# #)% /#(, #1 ) ÂĄÂĄÂ ) /,1 !':+ -2#"# '+'!' /0# $'+ )#0 "# $# /#/, *70 +,/* )*#+1# & !' *#"' ",0 "# * /6, + +2#01/, #012"', ) 0 $#!& 0 "# /,1 !':+ !,'+!'"#+ !,+ ) 0 '+"'! " 0 -,/ #01,0 21,/#0 ,0 + #1 ) ÂĄÂ&#x;ÂĄ #+ 2+ #012"', /# )'6 ", #+ ) +"' * /! #) '+'!', "# ) /,1 !':+ "#) !2)1'3 / #" + #+ #) Â&#x2013;Â&#x; $# /#/, *'#+1/ 0 .2# #+ #) !2)1'3 / )' &'/'+ ), & !9 #) Â&#x2013; * /6,

ProducciĂłn y productividad

Â?/ -# "#$-# Â&#x2022; 4' .6'453# '- 7#-03 .'&*0 -# &'47*#%*=/ 5<1*%# 9 '- #/;-*4*4 &' #-)6/04 &' -04 13*/%*1#-'4 1#3;.'5304 130&6%5*704 &' -#4 7#3*'&#&'4 '456&*#&#4 Tabla 3. ProducciĂłn media por ĂĄrbol (kg), productividad media (kg/cm2) nĂşmero medio de frutos por ĂĄrbol y peso medio del fruto (g). Peso medio del fruto (g) Variedad Productividad media (kg/cm2) NÂş medio de frutos/ĂĄrbol Â&#x;@ Â&#x2022; $ Â&#x2022;ÂŠ Â&#x;ÂŠ @ ÂŠ Â&#x2022;Â $ ÂĄ Â&#x2013;Â&#x; @ ÂŠÂŁ Â&#x; $ PTO4 Â&#x2013;ÂŠ@ Â&#x2022; % Â&#x;Â&#x2013; ÂŠ @ Â % Â&#x2022;ÂŠÂŁ Â&#x2013;Â @ Â&#x2013;ÂŁ Â Â % PTO7 Â&#x2013;ÂŠ@ Â&#x2022; $ ÂĄ ÂŠ @ Â ÂĄÂ&#x2022; & ÂŁ @ Â Â Â&#x2013;Â&#x; $ CRO1 Â Â&#x2022;@ Â # ÂĄÂ&#x2022; Â&#x;ÂŠ @ Â&#x2022; Â&#x2013;ÂŁ # Â&#x2013;ÂŠÂ&#x2022; Â&#x2013;Â&#x2013; @ Â&#x2013;ÂŠ Â&#x2022;Â&#x2013; # ME13 Â&#x;ÂŠ@ ÂŁ # ÂŁÂŁ Â&#x;ÂŠ @ Â&#x2022;Â&#x2022; Â&#x2013;ÂŁ # Â&#x2013;Â&#x2022;ÂŁ ÂŠÂĄ @ Â&#x2013; Â&#x; # ME16 Â?/ %#&# %#4*--# 4' 13'4'/5# -# '&*# Â&#x2020;'47*#%*=/ Â?45;/&#3 Â¤P ÂŠÂĽ

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CorrelaciĂłn entre el crecimiento vegetativo y la productividad

Productividad media (Kg/cmÂ˛)

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0,1

0,5

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PTO7

CRO1

ME13

ME16

Clones Productividad media (Kg/cm2)

K2= Ltma/Lmp

Figura 1. RelaciĂłn entre la productividad media (kg/cm2) y el crecimiento vegetativo, valorado a partir del coeficiente K2= Ltma/Lmp.

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Conclusiones ; 7:5)+176-; +7:<); ,- 5),-:) +76 072); ;76 4); 9=- )8):-+-6 -6 5)A7: +)6<1,), -6 4); >):1-,),-; -;<=,1),); -6<:- -4 Â&#x2013; A -4 Â Â&#x2013; ,- 4); A-5); ,1-:76 4=/): ) -;<- <187 ,- .7:5)+1F6 ); >):1-,),-; 744):-; ,- 4+0- -51<-6 5)A7: 476/1<=, ,- :)57; 51@<7; 8:16+18)4-; 9=- ,- )6<1+18),7; 4 /:=87 ,- >):1-,),-; #&" A 4) >):1-,), $" 8:7,=+-6 )8:7@15),)5-6<- -6<:- Â&#x2022; A =61,),-; ,- 476/1<=, ,- :)57; )6<1+18),7; 87: +),) =61,), ,- 8:15):17 - 4); >):1-,),-; -;<=,1),); -6 -;<- <:)*)27 Â&#x2022; A Â ;76 4); 5C; 8:7,=+<1>); ; 87: -447 9=- 47; .:=<7; ,- -;<); >):1-,),-; 8:-;-6<)6 =6 8-;7 5-,17 16.-:17: %- 7*;-:>) 4) -@1;<-6+1) ,- =6) :-4)+1F6 16>-:;)5-6<- 8:787:+176)4 -6<:- 4) 476/1<=, ,- *:7<-; )6<1+18),7; -51<1,) A 4) 8:7,=++1F6 ,- .:=<7; -6 +),) >):1-,),

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Tool support for web-aided requirement practicalities in rural planning J.S. Jeong1, L. García-Moruno1 and J. Hernández-Blanco2 1

Dpto. de Expresión Gráfica, Centro Universitario de Mérida, Universidad de Extremadura, Calle Santa Teresa de Jornet 38, 06800 Mérida and e-mail: jin@unex.es 2 Dpto. de Expresión Gráfica, Centro Universitario de Plasencia, Universidad de Extremadura, Avenida Virgen del Puerto 2, 10600 Plasencia.

Abstract The internet has dramatically changed our way of producing, utilizing and consuming information, especially with different web technologies in recent years. This paper presents a web-aided tool which was designed and implemented to provide web users analytical tools to assist their spatial decision-making process with the advantages such as platform independence, customizability and cost effectiveness. An empirical case study is applied to Hervás (Spain). The developed web-aided tool deals with a general overview and a multi-criteria evaluation (MCE) for decision-making process. Then, it has employed to three-tier architecture (web, application and database server) in a server/client system. The attempt of this research is to propose practical and transformed methods to solve the nature of the problem in which users will encounter in the process of decisionmaking. Preliminary results are showing a developed spatial methodology, coupling a MCE with geographic information system (GIS) techniques into a web framework, to planning a rural building into landscapes. The web tool is also able to enhance the interactive and iterative learning activities while users classify their own preferences for desirable characteristics of solution and discuss own interests behind their alternatives. Accordingly, the practical requirements can be obtained between the users and system. Therefore, the proposed web tool in this study could be used as a channel for rural spatial planning to participants who have specific and practical purposes. Keywords: web-aided; rural building integration; decision-making; spatial methodology; users’ participation.

Herramienta web de asistencia en los requerimientos prácticos de la planificación rural Resumen Internet ha provocado un cambio dramático en la forma en la que se produce, utiliza y consume información, especialmente con diferentes tecnologías web desarrolladas en los últimos años. En esta investigación se presenta una herramienta de apoyo web diseñada e implementada como una plataforma independiente, personalizable y eficiente económicamente. Se ha empleado el caso empírico de Hervás (España) como ejemplo de aplicación. Esta herramienta web se basa en la visión general de la zona de estudio y en procesos de tomas de decisiones mediante evaluación multi-criterio (EMC). Seguidamente se ha empleado una arquitectura en tres etapas (web, aplicación y base de datos en el servidor) en un sistema servidor/cliente. Con esta investigación se pretende proponer métodos prácticos transformados para resolver la naturaleza del problema en los que los usuarios formarán parte del proceso de toma de decisiones. Los resultados preliminares muestran una metodología espacial desarrollada, que acopla en un marco web un sistema de EMC con el sistema de información geográfica (SIG), para planificar edificaciones rurales en su entorno. Esta herramienta web también es capaz de mejorar las actividades de aprendizaje interactivas e iterativas a la vez que los usuarios establecen sus propias preferencias para la solución deseada y discuten sus resultados a través de las diferentes alternativas. Consecuentemente, el empleo de esta herramienta supone la adquisición de experiencia práctica mediante la interacción entre los usuarios y el sistema. Así, esta herramienta puede emplearse como un canal para la planificación espacial rural por aquellos usuarios con determinado propósito práctico. Palabras clave: herramienta web; integración edificaciones rurales; toma de decisiones; metodología espacial; participación de usuarios.

Introduction The internet as some researchers have already mentioned offers a new way to allow and facilitate participatory decision-making processes and to generate a new public sphere supporting interaction and debate amongst participants (Batty, 1998; Kingston et al., 2000). The use of web-based information system has significant potential and provides different channels as a part of information technology (IT) development to help users make better decisions and support knowledge sharing across geographical distributed teams (Thysen, 2000). Whilst some movements are to improve the current situation, to the best of our knowledge, few studies have been done on rural planning process that integrates rural buildings into their landscapes as to decide the most suitable locations, coupling multi-criteria evaluation (MCE) into a web-based framework (Jeong et al., 2012). One challenge is dealing with the various software tools each trade is using and their area (Anumba et al., 2002). When multiple stakeholders are involving to do spatial planning, decision-making process is intricate (Fountas et al., 2006). Some attempts have been made to develop a combined tool which is capable of doing analytical and communicative part of spatial planning installed in a unique framework (Jeong et al., 2012; Voss et al., 2004). Because the internet emerges to offer the main mechanism to interested stakeholders, the definition of such a framework supposes significance importance which gives them to participate in the asynchronous and distributed planning process (Davison and Cotten, 2003; Voinov et al., 2010). The analytic hierarchy process (AHP) is one of widely accepted decision-making methods and is an effective method which can take out the relative importance of the criteria and subcriteria in various situations (Gemitzi et al., 2006; Saaty, 1977). Normally, the criteria and sub-criteria have different importance and alternative that reveals the interested stakeholders’ inclination (Saaty, 1996, 2005). The present paper describes the implementation and analysis of a web-aided tool coupled with a spatial methodology which can identify suitable location models for the right rural buildings integration into their surroundings, together with its application to a case study in Hervás (Spain). The spatial methodology describes rural buildings’ site suitability determination with an aid of the MCE including primary screening, constraints, AHP and simple additive weighting (SAW) based on the understanding of the current regional policies and other sources (Eastman, 2003). The general objective of this research is to know how the research can contribute to support stakeholders’ decisionmaking and then is to examine the identification of spatial models for the different perceptions of building integrations based on the qualitative and quantitative content analysis.

Material and Methods The selected case study area is Hervás (approximately 60 km2 area) located in the Ambroz Valley region of the northern Cáceres province (Extremadura) on the border of the Salamanca province (Castilla y León) and in the foothills of the Béjar and Gredos Sierra as shown in Figure 1. This area has the largest amount of inhabitants and went through an economic boost due to growing tourist interest and urban development. These reasons caused their following impacts which were the loss of traditional landscapes and substantial change of land use (Jeong et al., 2013). Although some responses were occurred such as LESOTEX (Law 15/2001 for Land and Landscape Planning of Extremadura), it still does not give reasoned answers for the current land use and planning problems. For that reason, we propose a web-aided tool based on a MCE process and analysis based on certain evaluation criteria such as physical, environmental, socio-economic and constraints.

Figure 1. The investigated area, in Hervás.

The MCE provides apparent approaches to classify and analyze decision-making problems and to support the derivation of decision-making preferences within a structured framework (Hwang and Yoon, 1981; Keefer et al., 2004; Malczewski, 1999). Extensive criteria and evaluation processes are reflected and organized into three main criteria with each four sub-criteria and six constraints involved in the computation procedure as the follow: first, physical criteria have (1) morphology, (2) orientation, (3) land use and (4) visibility; second, environmental criteria have (1) sensitive ecosystem, (2) water source, (3) surface water and (4) vegetation type; third, socio-economic criteria have (1) site access infrastructure, (2) population density, (3) residential area and (4) tourism resource area.; fourth, constraints have (1) environmentally protected areas, (2) important aquifers, (3) surface water bodies, (4) specific vegetation and land use types, (5) highways and railways, (6) areas prohibited to construct commercial buildings. To extract the relative importance weights of the criteria and sub-criteria, the AHP method is used and has steps to specify the hierarchical structure, assigning preferred weights of each alternative and deciding the final weights using pair-wise comparison matrix (PCM) (Faraji Sabokbar, 2005). By comparing pairs of criteria at a time and using a scale expression, decision makers can quantify their opinions about the criteria’s magnitude (Saaty, 1996). Then, the application of the SAW method estimates the suitability index which is a widely utilize method for the calculation of final grading values in multiple criteria problems (Hwang and Yoon, 1981). The web model’s general structure is a client/server system which defines the communication between clients and servers (Umar, 1997). The architecture of web-aided application implemented to support and to identify spatial models of decision-making from the different perceptions as a solution to the better integration of rural buildings and their landscapes. The application has general information and MCE decision-supporting/making phase. First, the general information area gives some overview information, an instruction, registration form/personal information (according to users’ authentification), and contact information. Through done with the registration form, users can fully access the system and facilitate access to other resources. Second, the decision-making evaluation area is to weight criteria and sub-criteria supporting the complicated spatial modeling. In this phase, the weight representing the relative importance can be expressed by using a dropdown menu which assigns 1 to the least favorable and 10 to the most favorable. These numbers are transforming to the different measurement units. These graded measures first are saved to the database management system (DBMS) and then are analyzed by content analysis focused on qualitative and quantitative data which are employed on a coding scheme.

Results and Discussion For the proposed study area, the web application is implemented to enable users to express their preferences and to make decision on the issue of integrating rural buildings considering their landscapes. The sample was operated by the general public, including those with little experience of the internet. For that reason, the user interface was designed to satisfy five usability criteria: (1) easy to learn; (2) efficient for the user; (3) easy to remember; (4) be equipped with built-in error protection; (5) subjectively pleasing (Nielsen, 1994). The process to select locations for rural building integrations using the MCE, here users can explore the study area and then express their preferences on three main decision criteria, namely physical,

environmental and socio-economic one according to their preference. Users must log in and select one criterion out of three available which is given the maximum score and the remaining criteria are weighted with respect to this or can select the equal weight for three criteria. Then, in the following three pages, users need to weight sub-criteria showing the relative importance of the decision criteria at the same time. The relative importance, using a dropdown menu displaying the exact value, assigns 1 to the least favorable and 10 to the most favorable. After evaluating all decision criteria and subcriteria, a final page displays the classification of the selected feasible site results. In this page, users can decide to apply constraints or other suitable categories, assign 10 to 9 to the most suitable site category and 2 to 1 to the least suitable site category, into the study region simply checking a radio button as shown in Figure 2. At this point, users are more aware of the task that they are involved in and, arguably, are better able to judge the parameters of location integration.

Figure 2. (A) Web page that presents the final classification which socio-economic criteria was selected to be given the maximum score. (B) Three intermediate maps (physical, environmental and socio-economic criteria (left to right), in consecutive order). (C) Six different combined and extracted images from the final map which display constraints and categorized suitable location map.

The number of participants who visited the web site from different backgrounds and ages introduced the MCE ranking process with feedback comments. The empirical results of the MCE ranking process by the participants provide numerical data about participantsâ&#x20AC;&#x2122; performance using this system to realize its true benefits and potentialities, shown in Figure 3, criteria and sub-criteria distribution, respectively. The horizontal axis is the criteria, and the vertical axis is the fraction of respondents selecting each choice shown in different colors, opposite for the sub-criteria. Among three criteria, namely physical, environmental and socio-economic including the equal weight, most often (65%), the participants had selected the environmental criteria. Then, they had chosen sub-criteria as follows:

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land use factor got the highest ranking point (55%) in the physical criteria; vegetation type factor got the highest point (43%) in the environmental criteria; and, in the socio-economic criteria, site access factor got the highest point (46%). Regarding the selected suitable map layer, the appropriate areas were identified for new rural building siting of HervĂĄs (the northern Extremadura region), Spain. The methods of SAW were selected as the proper way to dissolve the multiple criteria problem of rural building with landscapes as presenting the final suitability area map.

Figure 3. The MCE ranking results of criteria and sub-criteria through the web.

Conclusions This paper is to propose practical and transformed methods to solve the nature of problem in which users will encounter in the process of decision-making. A web-aided model is described to issue and facilitate the rural buildings integration and their surroundings. The proposed model incorporates mainly a MCE decision-supporting/making process which was tested to generate a wide range of decision perceptions. Through the content analysis, database set was analyzed that among three criteria, namely physical, environmental and socio-economic including the equal weight, most often (65%), the participants had selected the environmental criteria. Then, they had chosen sub-criteria as follows: land use factor got the highest ranking point (55%) in the physical criteria; vegetation type factor got the highest point (43%) in the environmental criteria; and, in the socio-economic criteria, site access factor got the highest point (46%). The overall objective was to achieve consensus on the recommendations for the web-aided requirement practicalities in rural spatial planning through improved understanding of the complex nature of the current problems and of the other interest groupsâ&#x20AC;&#x2122; preferences. Accordingly, the practical requirements can be obtained between the user and system. Therefore, users who have specific and practical purposes are able to learn interactively and iteratively about the nature of the problem, and their own preferences for desirable characteristics of solution.

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Acknowledgements This research has been carried and carrying out with the financial support from Ministerio de Ciencia e Innovación (BIA 2007-61166) and Captación y Formación de Recursos Humanos de Excelencia en Investigación, Desarrollo e Innovación (Universidad de Extremadura); the support of both institutions is gratefully acknowledged.

References Anumba, C.J., Ugwu, O.O., Newnham, L., and Thorp, A. (2002). Collaborative design of structures using intelligent agents. Automation in Construction 11 (1), 89-103. Batty, M., Dodge, M., Jiang, B., and Smith, A. (1998). GIS and urban design (Working Paper, No. 3). Centre for Advanced Spatial Analysis, London: University College London. Davison, E. and Cotten, S.R. (2003). Connection discrepancies: unmasking further layers of the digital divide. First Monday 8 (3), 3 March 2003. Eastman, J.R. (2003). IDRISI Kilimanjaro: guide to GIS and image processing. Clark Laboratories, Worcester: Clark University. Fountas, S., Wulfsohn, D., Blackmore, B.S., Jacobsen, H.L., and Pederson, S.M. (2006). A model of decisionmaking and information flows for information-intensive agriculture. Agricultural Systems 87, 192-210. Faraji Sabokbar, H. (2005). Siting commercial services units with using the AHP method (case study of Torghabeh in Mashahd, Iran). Geographical Researches 51, 125-138. Gemitzi, A., Petalas, C., Tsihrintzis, V., and Pisinaras, V. (2006). Assessment of groundwater vulnerability to pollution: a combination of GIS, fuzzy logic and decision making techniques. Environmental Geology 51, 797-811. Hwang, C.L. and Yoon, K.L. (1981). Multiple attribute decision making: methods and applications. New York: Springer-Verlag. Jeong, J.S., García-Moruno, L. and Hernández-Blanco, J. (2012). Integrating buildings into a rural landscape using a multi-criteria spatial decision analysis in GIS-enabled web environment. Biosystems Engineering 112 (2), 82-92. Jeong, J.S., García-Moruno, L. and Hernández-Blanco, J. (2013). A site planning approach for rural buildings into a landscape using a spatial multi-criteria decision analysis methodology. Land Use Policy 32, 108118. Kingston, R., Carver, S., Evans, A. and Turton, I. (2000). Web-based public participation geographical information systems: an aid to local environmental decision-making. Computers, Environment and Urban Systems 24, 109-125. Keefer, D.L., Kirkwood, C.W. and Corner, J.L. (2004). Perspective on decision analysis applications, 19902001. Decision Analysis 1, 4-22. LESOTEX. (2001). Guía práctica de aplicación de la Ley 15/2001 del suelo y ordenación territorial de Extremadura (Practical guide of the Law 15/2001 application of the soil and land in Extremadura). http://sitex.juntaex.es/sias/Documentacion/guia_practica.pdf Accessed 26.03.13. Malczewski, J. (1999). GIS and multicriteria decision analysis. New York: John Wiley & Sons. Nielsen, J. (1994). Usability engineering. Boston: Academic Press Inc. Saaty, T.L. (1977). A scaling method for priorities in hierarchical structures. Journal of Mathematical Psychology 15, 234-281. Saaty, T.L. (1996). The analytic hierarchy process. New York: McGraw-Hill. Saaty, T.L. (2005). Theory and applications of the theory of the analytic network processes. Decision making with benefits, opportunities, costs, and risks. Pittsburgh: RWS Publications. Thysen, I. (2000). Agriculture in the information society. Journal of Agricultural Engineering Research 76, 297303. Umar, A. (1997). Object-oriented client/server internet environments. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall Press. Voinov, A. and Bousquet, F. (2010). Modeling with stakeholders. Journal of Environmental Modeling & Science 25(11), 1268-1281. Voss, A., Denisovich, I., Gatalsky, P., Gavouchidis, K., Klotz, A., Roeder, S., and Voss, H. (2004). Evolution of a participatory GIS. Computers, Environment and Urban Systems 28 (6), 635-636.

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Decision-makers’ spatial reasoning for rural tourism building siting J.S. Jeong1, L. García-Moruno1, J. Hernández-Blanco2 and F.J. Jaraíz-Cabanillas3 1

Abstract In the 20th century, human movements with recreational potential to rural areas are growing and coinciding with the urban sprawl, especially many man-made constructions’ cluttering. This paper presents a systematic spatial regional planning approach that utilizes a structured multi-criteria decision analysis framework to evaluate rural tourism buildings into their landscape, with an empirical case study, La Vera, Extremadura (Spain). Intelligent spatial siting for decision-makers’ reasoning can capitalize on the multiple benefits of practical actions and can achieve various resource management objectives more efficiently. The focus of the study first determines the evaluation criteria and sub-criteria based on European planning policy and regional planning law on Extremadura (LESOTEX, Law 15/2001 of land and landscape planning of Extremadura) and the relevant literature review. Then, an expert group discussion is achieved to validate the criteria weights more objective. Evaluation criteria identify a spatial data treatment with a grading system based on constraints, tourism resource, environmental and socio-economic aspects. The proposed methodology herein uses the analytical hierarchy process (AHP) and the ordered weighted averaging (OWA) functions of multi-criteria decision modeling evaluating the entire study region using a common grading scale in a GIS environment. The main goal of the preliminary results, therefore, is to show this methodology’s flexibility as exploring different decision alternatives and patterns. In addition, the study results demonstrate that the approach is not to find a single suitable solution as the final decision, but to explain the decision-making process. Keywords: location planning; rural tourism building integration; multi-criteria evaluation; decision-making reasoning; flexibility and alternative.

Razonamiento espacial para la toma de decisiones sobre la ubicación de construcciones turísticas rurales Resumen En el s. XX coincidiendo con una etapa de expansión urbanística, especialmente desordenada en muchas ocasiones, se ha incrementado el desplazamiento recreacional de la población a áreas rurales. Este trabajo presenta una aproximación sistemática de planificación espacial regional que emplea un entorno de análisis estructurado de decisión multi-criterio para evaluar las edificaciones rurales con fines turísticos en su entorno, con un caso de estudio empírico de la zona de La Vera, Extremadura (España). El razonamiento para la toma de decisiones mediante localización espacial inteligente, puede aprovecharse de múltiples beneficios prácticos y alcanzar diversos objetivos de manejo de recursos de manera más eficiente. En este estudio en primer lugar se determina la evaluación de criterios y sub-criterios basados en las políticas de planificación Europea, en las leyes de planificación regional de Extremadura (LESOTEX, ley 15/2001 del Suelo y la Ordenación Territorial de Extremadura) y en el análisis de literatura relevante. Seguidamente, la validación objetiva de la importancia (pesos) de los criterios establecidos se lleva a cabo por parte de un grupo de expertos. Mediante la evaluación de los criterios a través de un sistema de clasificación basado en limitaciones, recursos turísticos, y aspectos medioambientales y socioeconómicos se identifican los datos espaciales. La metodología aquí propuesta emplea un proceso analítico jerárquico (PAJ) y una función de ordenación de medias ponderadas (OMP) para modelar el proceso de decisión multi-criterio. De esta forma se evalúa de forma completa la región de estudio utilizando

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una escala de clasificación común en un entorno SIG. Por tanto, el objetivo principal de estos resultados preliminares es demostrar la versatilidad de esta metodología, mediante la exploración de diferentes alternativas o pautas de decisión. Además, los resultados de este estudio demuestran que el resultado no consiste en encontrar una única solución válida como decisión final, sino explicar el proceso de tomas de decisión. Palabras clave: planificación de localizaciones; integración de edificaciones turísticas rurales; evaluación multicriterio; razonamiento para la toma de decisiones; flexibilidad y alternativas.

Introduction Sustainable development in tourism sector has been extensively considered because the success turns on a harmonious relationship between tourism, resource protection and residents (Eagles et al., 2002; Ross and Wall, 1999). In many cases, the discordant translation has occurred in Southern Europe, especially between rural buildings and their landscapes (Jeong et al., 2013; Mennella, 1997). The world tourism organization has also recognized rural tourism importance as to study its present conditions and prospects (Gascón Linares, 1993; WTO, 2005). Thus, to protect their cultural identity and to promote landscape quality, the European landscape planning policy issued its particular building codes (Council of the European Union, 2001). The suitable integration of rural constructions into their landscapes, however, is not a common consideration of planning processes yet (Jeong et al., 2013; Tassinari et al., 2007). The spatial modeling with the geographic information system (GIS) enables to analyze large spatial data volumes that provide geographical expression of various activities of societies (Hermann and Osinski, 1999). Especially, GIS is very useful tool to investigate the location in depth (Jeong et al., 2012, 2013). Based on this modeling, decision-makers can recognize the current state of affairs and some idea of future conditions (Blaschke, 2006). Multi-criteria evaluation (MCE) and analytic hierarchy process (AHP) are the methods to help decision-makers explore and solve complicating problems in various situations (Gemitzi et al., 2006; Malczewski, 1999). Therefore, to resolve individual ways and to satisfy all or most participants, a collaborative procedure is the right approach (Jankowski et al., 1997). The analysis presented here concerns the influence of urban sprawl with growing recreational and tourist awareness on rural spatial systems. This study offers an assessment of the influence rural tourism buildings with an aid of a spatial planning methodology on the understanding of all possible aspects and implications of sustainable development and tourism, especially in the study area, La Vera in the northern Extremadura region (Spain). Particular attention is paid to suitable location selections, which only began to flourish in Spain in the period of regional policy development transformation. A basis for the work first has been provided by detailed evaluation criteria and sub-criteria such as constraints, tourism resource, environmental and socio-economic with an analytical procedure, expert group discussions. Then, the proposed methodology herein uses the AHP and the ordered weighted averaging (OWA) functions with constant value of orness of multi-criteria decision modeling evaluating the entire study region using a common grading scale in a GIS environment (Eastman, 2003; Filev and Yager, 1998). This is to describe various and different decision choices and patterns which evaluate a reasonable method for rural tourism buildings integration considering sustainability and tourism.

Material and Methods The investigated case study area is La Vera (888 km2) located in the province of Cáceres, particularly in the southern slope of Sierra de Gredos and the north-east of Extremadura region of Spain (see Figure 1). This area have experienced growing tourist interest, urban development and following service facilities due to its proximity to Madrid (Spain). This economic boost has its impacts to the region causing changes of land use patterns and loss of traditional landscapes (Jaraíz et al., 2013). Despite of some reactions, rural development movements are progressing faster than people’s

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awareness according to similar issues in another country (Tassinari et al., 2008). In these situations, the current failed planning policies and instruments are required to do modifications and to make alternatives. Thus, public debate will be a proper planning process to put forward and to obtain modifications and/or alternative suggestions for collaborating with other individuals and associations. The methodology described in the following section, therefore, is applied to the investigated study area and is intended to elaborate the OWAâ&#x20AC;&#x2122;s weighting flexibility. This demonstrates analytic forms of OWA operator weighting functions, rank-based weights and constant value of orness, irrespective of number of objectives aggregated.

Figure 1. Location map of La Vera study region.

The MCE offers clear approaches to organize and analyze decision-making problems and to reinforce the derivation of decision-making preferences within a structured framework (Malczewski, 1999). According to the way evaluation constraints and criteriaâ&#x20AC;&#x2122; influence to rural tourism buildings integration in the investigated case study area, extensive criteria and evaluation steps are structured into constraints and three main criteria. Then, they are considered to identity the best available building locations (see Table 1). Table 1. Sub-criteria context of exclusionary and three main criteria. Criteria

Exclusionary

Tourism resource

Environmental

Socio-economic

Sub-criteria description Environmentally protected areas, sensitive ecosystem following European commission regulation for nature & biodiversity policy (NATURA 2000). Areas prohibited for constructing buildings by the regional building ordinance. Important aquifers which have high groundwater pollution risk. Surface water bodies which have water surface pollution risk. Specific vegetation and land use types based on the normalized difference vegetation index (NDVI). Highways and railways by legal minimum limits. Vegetation type covering spatial spread and deforested vegetation. Proximity of surface water including lakes and/or rivers. Proximity of water bodies containing springs and/or wells. Visibility from roads and railroads aiming to the aesthetic protection from site accessing points. Proximity of sensitive ecosystem calculated by Euclidean distance functions. Land use and cover type targeting economic development with different land covers. Slope of the land surface showing environmental attributesâ&#x20AC;&#x2122; derivation. Elevation expressing the basic parameter of land surface. Proximity to residential areas representing a high concentration of human activities. Proximity to urban areas showing a concentrated buildings and activities. Site access including highways, local roads and train railways. Population density demonstrating the influence zone around city and town.

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The weights in criteria and sub-criteria specify their comparative importance to all other criteria and sub-criteria. Also, they control how criteria and sub-criteria make up for each other in each group. Using fuzzy membership functions, they are standardized to a common 0 to 255 scale; herein their weights were given to all criteria in each group. Then, starting with the AHP, the relative importance weight was determined using pair-wise comparison matrix (PCM) with the indicators under each criterion as shown in Table 2. Then, the process of the OWA weighting was used to calculate the suitability index (Eastman, 2003; Gemitzi et al., 2007). Tabla 2. A pair-wise comparison matrix for calculation criteria numerical weights. Pair-wise comparison 9 point continuous rating scale Less important intensity More important intensity 1/9 1/8 1/7 1/6 1/5 1/4 1/3 1/2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Very Very Extremely Extremely Strongly Moderately Equally Moderately Strongly strongly strongly

The OWA operator is a technical method to rank criteria and sub-criteria which demonstrates the uncertainty from their interaction and collects multiple inputs that lie between max and min operators (Yager, 1988). In this operator, the term â&#x20AC;&#x2DC;orderedâ&#x20AC;&#x2122; means a nonlinear aggregation of objects reflected which is different from the existent multi-criteria aggregation methods (Winterfeldt and Edwards, 1986). Because of their great flexibility as the main reason, this method is using in many different areas which is applying to model a wide variety of aggregators, as their nature is defined by a weighting vector, and not by a single parameter (Fernandez-Salido and Murakami, 2003).

Results and Discussion The possible aggregating scenarios were elaborated as using an exclusionary screening with 6 exclusionary criteria and three major criteria for rural buildings integration of La Vera area. In this study, the process is repeated for each group of parameters which results three intermediate suitability maps as depicted in Figure 2a. The intermediate suitability maps, which results from the three previously examined groups, were used as the weighting functions of 0.667 (2/3) on the orness scale. Then, the first screening using exclusionary six criteria can apply to the entire area: suitable area with suitability index 1; unsuitable area with suitability index 0. Here exclusionary criteria always remain as Boolean masks which are not related with any weight assignment procedure. By aggregating the pervious intermediate result maps, the final suitability map is produced. As did for the intermediate maps, the four different order weights were assigned as follows: 1st rank is 0.5000, 2nd rank is 0.3330 and 3rd rank is 0.1670 (according to 2/3 orness weights) which show a low level of risk. The possible clustering scenarios were illustrated as using three major criteria which were combined with 12 subcriteria and 6 constraint criteria as shown in Figure 2b. Then, in Figure 3c, it shows that the categorized percentage areas: the best area for the final map is 7.00% with high membership values of 200 to 255 from total area. In the context of municipalities, Villanueva de la Vera numbered 18 in the previous Figure 1 has the highest suitability area rate for the evaluation processes. Besides proposing all the benefits of the above-mentioned methods, a key contribution has been achieved through the order weightsâ&#x20AC;&#x2122; operation, which provides rank-based weights and constant value of orness that is irrespective of number of objectives aggregated. Also, in this proposed study, an integrated multi-criteria spatial decision model using the presented methods shows its development and the possibility; it can be very useful in the final decision-making.

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Figure 2. Possible composite suitability map and highest suitability map presenting each municipalities derived by three criteria groups.

Conclusions This paper demonstrates an efficient and effective spatial planning approach that utilizes a structured multi-criteria decision analysis framework to evaluate rural tourism buildings into their landscape, with an empirical case study, La Vera (Spain). Intelligent spatial siting for decision-makers’ reasoning can capitalize on the multiple benefits of on-ground actions and achieve various resource management objectives more efficiently. The study first determines the evaluation criteria and sub-criteria which are six exclusionary criteria and twelve non-exclusionary criteria, categorized in four groups. Evaluation criteria identify a spatial data treatment with a grading system based on constraints, tourism resource, environmental and socio-economic aspects. The AHP was used and offered a quite objective weights assignment process. Furthermore, the use of the second set of weights, order weights, as applied in the present work, provides great flexibility in the aggregation procedure, offering as rank-based weights and constant value of orness that is irrespective of number of objectives aggregated. The findings of this research point out the method’s effectiveness and mechanism behind decision-makers intention for siting rural tourism buildings in the case study area. Additionally, the order weights’ use as the second set of weighs gives great adaptability in the criteria’ aggregation layout. It offers a rank-based evaluation of orness which enhance participation intention with number of objectives collected. The results, therefore, is to show this methodology’s flexibility as exploring different decision alternative and patterns. In addition, the study results demonstrate that the approach is not to find a single suitable solution as the final decision, but to explain the decisionmaking process.

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References Blaschke, T. (2006). The role of the spatial dimension within the framework of sustainable landscapes and natural capital. Landscape and Urban Planning 75, 198-226. Council of the European Union. (2001). Council resolution on architectural quality in urban and rural environments (2001/C73/04). Official Journal of the European Communities C73, 6/3/2001. Eagles, P.F.J., McCool, S.F., and Haynes, C.F. (2002). Sustainable tourism in protected areas: guidelines for planning and management. Gland (Switzerland): International Union for the Conservation of Nature. Eastman, J.R. (2003). IDRISI Kilimanjaro: guide to GIS and image processing. Clark Laboratories, Worcester: Clark University. Fernandez-Salido, J.M. and Murakami, S. (2003). Extending Yager’s orness concept for the OWA aggregators to other mean operators. Fuzzy Sets and Systems 139, 515-542. Filev, D. and Yager, R.R. (1998). On the issue of obtaining OWA operator weights. Fuzzy Sets and Systems 94, 157-169. Gascón Linares, M.A. (1993). Turismo rural en España (Rural tourism in Spain) . Madrid: Secretaría General Técnica, Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación. Gemitzi, A., Petalas, C., Tsihrintzis, V., and Pisinaras, V. (2006). Assessment of groundwater vulnerability to pollution: a combination of GIS, fuzzy logic and decision making techniques. Environmental Geology 51, 797-811. Hermann, S. and Osinski, E. (1999). Planning sustainable land use in rural areas at different spatial levels using GIS and modelling tools. Landscape and Urban Planning 46, 93-101. Jankowski, P., Nyerges, T., Smith, A., Moore, T.J., and Horvath, E. (1997). Spatial group choice: a SDSS tool for collaborative spatial decision-making. International Journal of Geographical Information Systems 11(6), 577-602. Jaraíz, F.J., Mora, J., Gutiérrez, J.A., and Jeong, J.S. (2013). Comparison of regional planning strategies: countywide general plans in USA and territorial plans in Spain. Land Use Policy 30(1), 758-773. Jeong, J.S., García-Moruno, L., and Hernández-Blanco, J. (2012). Integrating buildings into a rural landscape using a multi-criteria spatial decision analysis in GIS-enabled web environment. Biosystems Engineering 112 (2), 82-92. Jeong, J.S., García-Moruno, L. and Hernández-Blanco, J. (2013). A site planning approach for rural buildings into a landscape using a spatial multi-criteria decision analysis methodology. Land Use Policy 32, 108118. LESOTEX. (2001). Guía práctica de aplicación de la Ley 15/2001 del suelo y ordenación territorial de Extremadura (Practical guide of the Law 15/2001 application of the soil and land in Extremadura). http://sitex.juntaex.es/sias/Documentacion/guia_practica.pdf Accessed 26.03.13. Malczewski, J. (1999). GIS and multicriteria decision analysis. New York: John Wiley & Sons. Mennella, V. (1997). Qualita‘ dell ambiente e sviluppo delle aree rurali (Quality of the environment and the development of rural areas). Edagricole, Perugia: Genio Rurale. Natura. (2000). European commission environment for nature & biodiversity policy. http://ec.europa.eu/environment/nature/natura2000/index_en.htm Accessed 27.03.13. Ross, S. and Wall, G. (1999). Evaluating ecotourism: the case of North Sulawasi, Indonesia. Tourism Management 20(6), 673-682. Tassinari, P., Carfagna, E., Benni, S., and Torreggiani, D. (2008). Wide-area spatial analysis: a first methodological contribution for the study of changes in the rural built environment. Biosystems Engineering 100, 435-447. Tassinari, P., Torreggiani, D., Paolinelli, G., and Benni, S. (2007). Rural buildings and their integration in landscape management. Agricultural Engineering International: The CIGR Ejournal 9, Manuscript LW 07 020. von Winterfeldt, D. and Edwards, W. (1986). Decision analysis and behavioral research. Cambridge: Cambridge University Press. World Tourism Organization. (2005). WTO World Tourism Barometer. 3(2). http://www.world-tourism. org/statistics/index.htmS Accessed 11.03.13. Yager, R.R. (1988). On ordered weighted averaging aggregation operators in multicriteria decision making. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics 8, 183-190.

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Usando Kinect como Sensor para Pulverización Inteligente C. Correa 1, C. Valero1, P. Barreiro1, J. Ortiz-Cañavate1 y J. Gil1 1

Universidad Politécnica de Madrid, Dpto. de Ingeniería Rural. LPFTAGRALIA. Av. Complutense s/n. Ciudad Universitaria, Madrid, ccorrea@udec.cl.

Resumen Este trabajo está orientado a resolver el problema de la caracterización de la copa de árboles frutales para la aplicación localizada de fitosanitarios. Esta propuesta utiliza un mapa de profundidad (Depth image) y una imagen RGB combinadas (RGB-D), proporcionados por el sensor Kinect de Microsoft, para aplicar pesticidas de forma localizada. A través del mapa de profundidad se puede estimar la densidad de la copa y a partir de esta información determinar qué boquillas se deben abrir en cada momento. Se desarrollaron algoritmos implementados en Matlab que permiten además de la adquisición de las imágenes RGB-D, aplicar plaguicidas sólo a hojas y/o frutos según se desee. Estos algoritmos fueron implementados en un software que se comunica con el entorno de desarrollo "Kinect Windows SDK", encargado de extraer las imágenes desde el sensor Kinect. Por otra parte, para identificar hojas, se implementaron algoritmos de clasificación e identificación. Los algoritmos de clasificación utilizados fueron "Fuzzy C-Means con Gustafson Kessel" (FCM-GK) y "K-Means". Los centroides o prototipos de cada clase generados por FCM-GK fueron usados como semilla para K-Means, para acelerar la convergencia del algoritmo y mantener la coherencia temporal en los grupos generados por KMeans. Los algoritmos de clasificación fueron aplicados sobre las imágenes transformadas al espacio de color L*a*b*; específicamente se emplearon los canales a*, b* (canales cromáticos) con el fin de reducir el efecto de la luz sobre los colores. Los algoritmos de clasificación fueron configurados para buscar cuatro grupos: hojas, porosidad, frutas y tronco. Una vez que el clasificador genera los prototipos de los grupos, un clasificador denominado Máquina de Soporte Vectorial, que utiliza como núcleo una función Gaussiana base radial, identifica la clase de interés (hojas). La combinación de estos algoritmos ha mostrado bajos errores de clasificación, rendimiento del 4% de error en la identificación de hojas. Además, estos algoritmos de procesamiento de hasta 8.4 imágenes por segundo, lo que permite su aplicación en tiempo real. Los resultados demuestran la viabilidad de utilizar el sensor "Kinect" para determinar dónde y cuándo aplicar pesticidas. Por otra parte, también muestran que existen limitaciones en su uso, impuesta por las condiciones de luz. En otras palabras, es posible usar "Kinect" en exteriores, pero durante días nublados, temprano en la mañana o en la noche con iluminación artificial, o añadiendo un parasol en condiciones de luz intensa. Palabras clave: RGB-D, Kinect, pulverización inteligente.

Using Kinect as sensor for smart spraying Abstract This work is aimed to solve the problem of fruit tree canopy characterization for spraying purposes. This proposal is based on using a depth map and a RGB image provided by the vision sensor "Kinect" from Microsoft to perform smart spraying. Through the depth map the density of trees can be estimated and thereby it is possible to determine which nozzles should be turned on/off at every moment. Furthermore, algorithms to apply pesticides only to leaves and/or fruits as desired were created. The software was developed in Matlab that allows the acquisition of the depth map and RGB image from the “Kinect" sensor. This software communicates with the "Kinect Windows SDK", processes the information, and then provides information regarding the presence and location of leaves and/or fruit.

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To identify leaves, classification and identification algorithms were applied. The classification algorithms used were "Fuzzy C-Means with Gustafson Kessel" FCM-GK and "K-Means". In this framework the centroids generated by FCM are used as seed for K-means, in order to accelerate the implementation and maintain temporal consistency in the groups generated by the K-means algorithm. Classification algorithms were applied over the images transformed to the L*a*b* color spaces, specifically over the channels a*b* (the chromatics channels) in order to reduce the light effect over the colors. Classification algorithms were tuned to search for four clusters: leaves, porosity, fruits, and trunk. Once the classifier generates the cluster prototype, leaves are identified by using a binary Support Vector Machine that uses as kernel a Gaussian radial basis function. The combinations of all these algorithms have shown low misclassification, yield 4% error on the leaves identification. Besides, these algorithms process up to 8.4 frames per second, allowing its application in real time. Result shows the feasibility of using the “Kinect” sensor to determine where and when to apply pesticide. On the other hand, it also shows the limitation imposed by the lightening conditions. In other words, it is possible to use “Kinect” outdoors, but working during cloudy days, early in the morning or at night using artificial illumination, or adding a sun shield for strong light conditions. Keywords: RGB-D, Smart Spraying, Kinect.

Introducción La aplicación de fitosanitarios es una práctica usual en la agricultura. Según la FAO “un factor decisivo de la Revolución Verde ha sido el desarrollo y aplicación de plaguicidas para combatir una gran variedad de plagas insectívoras y herbáceas que, de lo contrario, disminuirían el volumen y calidad de la producción alimentaria” (Ongley, 1996). Pero esta práctica cultural no está exenta de problemas de carácter medio ambiental. Esta actividad arroja compuestos orgánicos volátiles a la atmosfera, a la vez que, tanto sus compuestos activos como sus aditivos, contaminan las aguas subterráneas. De ahí el esfuerzo sistemático de los últimos años por intentar reducir su uso y sus efectos cuando son aplicados. En este sentido es que nacen técnicas, implementos y equipos orientados reducir los volúmenes de aplicación y a mejorar sus condiciones de aplicación (Siegfried et al., 2007). Ejemplo de aquello son los equipos de trazabilidad (Pontikakos et al., 2012; Reyes et al., 2012), los de aplicación selectiva basados en ultrasonido (Brown et al., 2008; Gil et al., 2007), en LIDAR (Walklate et al., 2002) e imágenes (Correa et al., 2012; Diago et al., 2012). Si bien es cierto, los equipos basados en LIDAR tienen un desempeño adecuado, los costos de implementación son elevados (cerca de €3500), lo que relega al LIDAR sólo a aplicaciones en investigación. Desde esta perspectiva, las aplicaciones basadas en imágenes resultan atractivas, debido a que no son costosas, pero si demandantes de algoritmos capaces de discriminar entre copa y vegetación circundante. En el caso de vegetación distinta a la del cultivo de interés, ésta puede ser diferenciada por los algoritmos (Correa et al., 2012), pero cuando corresponde a parte de la copa de hileras paralelas, los algoritmos no pueden diferenciarlas. Para resolver este problema, en esta investigación se propone el uso de una cámara de uso doméstico RGB-D (de imágenes visibles y de profundidad) que permita discriminar por distancia y color las hileras a pulverizar de las paralelas a la aplicación.

Material y Métodos La identificación y selección de características en tiempo real de los árboles se realizó mediante el procesamiento de imágenes. Estas imágenes son tanto visibles (RGB), como de profundidad (D). Para la adquisición de dichas imágenes se empleó una cámara RGB-D de Microsoft Corporation modelo Kinect Xbox 360. Esta cámara, diseñada para su uso en video juegos domésticos, que tiene un costo de €100, provee de video RGB de 1280x1024 pixeles a 30 Hz, así como video infrarrojo (IR) y de profundidad de 640 × 480 pixeles a 30 Hz. Esta cámara se montó en la parte delantera de una unidad móvil automatizada basada en el tractor New Holland modelo Boomer 3050, operado remotamente desarrollado al interior del proyecto europeo RHEA. La cámara se situó a una altura de 1 m sobre el

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suelo y perpendicular al cultivo, como se observa en la Figura 1. Kinect cuenta con una motorización que le permite, al comienzo de la adquisición de datos, orientarse de forma perpendicular al suelo.

Figura 1. Montaje de la cámara RGB-D (Kinect) en el frontal del tractor.

Las imágenes fueron adquiridas en el campo experimental de Arganda del Rey del CESIC-CAR entre las 16:00 y las 19:00 del 20 de enero de 2013. El cultivo fotografiado fue olivos de 5 m de altura. Kinect no posee capacidad de almacenamiento de imágenes, por lo que debe ser conectada a un PC que posea el Kinect Windows SDK y algún software habilitado para la adquisición. Así con el fin de almacenar y procesar las imágenes se empleó una rutina desarrollada en el entorno de diagramas de bloque, Simulink de Matlab llamada “Simulink Support for Kinect” desarrollada por (Chikamasa, 2012). Las imágenes fueron procesadas en un ordenador Intel i7 de 2.4 Ghz y 4Gb de memoria RAM usando Matlab 2012b. Algoritmos implementados. Con el propósito de identificar los arboles y sus características de interés, en este caso identificar hojas, es que se programó un algoritmo de clasificación difusa denominado “Fuzzy C-Means Gustafson-Kessel” FCM-GK, en paralelo con el algoritmo K-means. Estos algoritmos fueron combinados como en (Correa et al., 2012) configurando los algoritmos para que clasifiquen pixeles en cuatro clases distintas. Luego de clasificados los pixeles, son identificados mediante un clasificador binario, denominado Maquina de Soporte Vectorial (SVM), que utiliza como núcleo una función Gaussiana base radial. SVM debido a que es un clasificador binario permite separar copa y no copa. Estos algoritmos son aplicados a las imágenes RGB como la de la Figura 2 a, y luego filtrados usando como umbral los datos de distancia provenientes de la imagen de profundidad (Figura 2 b).

a) b) Figura 2. a) Imagen RGB de uno de los olivos. b) Imagen de profundidad generado por Kinect.

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En el caso analizado las imágenes RGB y de profundidad son capturadas con una resolución de 480x640. Luego, a partir de la imagen de profundidad, se genera una imagen binaria de 7x13 píxeles, como en la Figura 3 a, que corresponde, en el caso analizado, a los pixeles con distancia menor a 3 m. Si se desea además de la copa pulverizar el tronco esta información puede ser usada directamente para controlar la pulverización (Figura 3 b).

a) b) Figura 3. a) Binarización de la presencia de vegetación. b) Esquema del sistema en operación.

En relación al sistema de control de apertura de cierre de válvulas, éste fue simulado usando un microcontrolador Atmega328P a 8 MHz conectado a una batería de relés de 12V y 10A como en la Figura 4. Este microcontrolador recibe, a través de su puerto serial (USART), una cadena de datos que corresponde a las órdenes de encendido y apagado de cada válvula. Estas órdenes son generadas por una rutina creada en Matlab 2012a, que identifica los pixeles de la imagen en base al clasificador SVM descrito anteriormente.

Figura 4. Diagrama de conexión entre Kinect y el sistema de control de válvulas, realizado mediante un ordenador portátil y un microcontrolador Atmega328P a 8 MHz.

Resultados y Discusión Los resultados pueden ser separados entre aspectos: 1) Error en la detección de la copa. 2) Tiempo de respuesta del sistema. 3) Viabilidad del sistema.

1) Error en la detección de la copa. Esta a su vez debe ser dividida en detección mediante imágenes RGB, Imágenes de Profundidad y la Interacción de ambas. a) Detección mediante imágenes RGB. En este caso el porcentaje de acierto es del 92% a una resolución de 480x640. Esto, debido a que pixeles perteneciente a arboles distantes en el paisaje, son identificados como pixeles a los que aplicar pesticida. Este problema se ve drásticamente reducido al disminuir la resolución a 80x60 y eliminar zonas no conectadas. Debe notarse que en el caso analizado no existen hileras de arboles paralelas a la hilera procesada. Por lo que los porcentajes de error podrían incrementarse sustancialmente. Al confundir sistemáticamente hojas de la hilera paralela con la hilera de interés.

112

b) Detección mediante Imágenes de Profundidad. En este caso debido a que la imagen de profundidad tiene un alcance máximo de 4 m, todos aquellos arboles más allá del eje de la hilera procesada, no aparecen en la imagen y por tanto no son procesados. Un ejemplo de aquello puede observarse en la imagen de la Figura 2 b. En este escenario el porcentaje de acierto es del 98%. Si se considera al tronco como objetivo de la aplicación del plaguicida. Si éste no se considera entonces el porcentaje de aciertos cae a un 82%. c) Detección mediante la interacción de imágenes RGB-D. El problema de la identificación basado únicamente en imágenes visibles presenta la desventaja de no discriminar entre la hilera de interés y las hileras paralelas. Esta desventaja es solventada al usar la información profundidad, ya que sólo son considerados como pixeles validos en el proceso de clasificación, aquellos que se encuentren dentro de la distancia al eje de la hilera. De este modo el porcentaje de acierto se eleva a un 98%.

2) Tiempo de respuesta del sistema. El tiempo de respuesta lo podemos dividir en: Tiempo de adquisición de la imagen, Tiempo de procesado de la imagen y Tiempo de actuación de las válvulas. El tiempo de adquisición es de 33 ms (para imágenes adquiridas a 30 fps), el tiempo de procesado es de 100 ms, 80 ms para los algoritmos de clasificación y 2 ms para SVM. Finalmente el tiempo de actuación es de 2 ms, 1 ms en comunicación PC microcontrolador y 1ms en actuación del relé. De este modo el tiempo total desde que se captura una imagen hasta la actuación es de 117 ms, es decir, 8,4 fps. Si consideramos que el campo de visión horizontal de Kinect es de 3 m, el sistema podría actuar hasta velocidades de 25 m s-1

3) Viabilidad del sistema. Si bien es cierto que el sistema funciona perfectamente en condiciones de baja iluminación, durante días soleados las imágenes de profundidad no pueden ser generadas debido a que la incidencia directa de los rayos solares sobre las plantas enmascara la matriz de puntos infrarrojos proyectada por la Kinect para calcular la profundidad. Por ello se propone incorporar este sistema a pulverizadoras del tipo túnel, ya que su estructura provee sombra artificial, garantizando de este modo la operación a todo evento del sistema. Más importante aún, al conocer la distancia a la copa se puede determinar la dosis a aplicar como en Moltó et al., (2001). Por otra parte, añadiendo una pantalla (Figura 5) que evite “ver” la hilera paralela se puede evitar que los algoritmos la confundan la hilera de interés.

Figura 5. Propuesta de integración en pulverizadoras tipo túnel.

Conclusiones A pesar de la desventaja que supone que las imágenes de profundidad no estén disponibles en toda circunstancia, debido a que en días soleados la luz IR afecta el desempeño de la cámara, estas ofrecen una importante mejora frente a la alternativa de usar sólo imágenes visibles. Es más, la combinación

113

RGB-D ha mostrado mejoras significativas en la identificación y localización de la copa de los olivos. Se visualizan dos aplicaciones futuras de este tipo de cámaras; la primera en aplicaciones robotizadas, que pueden operar de noche, y en pulverizadoras tipo túnel en las que el túnel cumple una doble función, evitar la deriva y recuperar el exceso de plaguicida y por otra parte desde la perspectiva de esta aplicación, sirve como pantalla de bloqueo visual de la hilera paralela. Así el uso combinado de estas tecnologías permite una reducción sustancial de los plaguicidas y su impacto en el medio ambiente.

Agradecimientos Los autores agradecen la financiación del presente trabajo a la COMISIÓN EUROPEA a través del proyecto RHEA. “Robot Fleets for Highly Effective Agriculture and Forestry Management” del 7 Programa Marco (proyecto nº 245986). Se agradece la contribución de todos los participantes en el proyecto: Agencia Estatal Consejo Superior de Investigaciones Científicas – CSIC-CAR (Centro de Automática y Robótica, Instituto de Ciencias Agrarias, Instituto de Agricultura Sostenible), CogVis GmbH, Forschungszentrum Telekommunikation Wien Ltd., Cyberbotics Ltd, Universitàdi Pisa, Universidad Complutense de Madrid, Tropical, Soluciones Agrícolas de Precisión S.L., Universidad Politécnica de Madrid - UPM (ETS Ingenieros Agrónomos, ETS Ingenieros Industriales), AirRobotGmbH & Co. KG, Università degli Studi di Firenze, Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture -IRSTEA, CNH Belgium NV, CNH France SA, Bluebotics S.A. and CM Srl.

Bibliografía Brown, D. L., Giles, D. K., Oliver, M. N., and Klassen, P. (2008). Targeted spray technology to reduce pesticide in runoff from dormant orchards. Crop Protection 27, 545-552. Correa, C., Valero, C., and Barriero, P. (2012). Characterization of vineyard's canopy through fuzzy clustering and svm over color images. In " IV International Workshop on Computer Image Analysis in Agriculture". Florentino Juste, Valencia. Chikamasa, T. (2012). Simulink Support for Kinect. pp. is a set of Simulink blocks which enables to make an interface between Simulink and a natural interaction device such as Microsoft Kinect. MathWorks, Natick, Massachusetts, Estados Unidos. Diago, M.-P., Correa, C., Millán, B., Barreiro, P., Valero, C., and Tardaguila, J. (2012). Grapevine Yield and Leaf Area Estimation Using Supervised Classification Methodology on RGB Images Taken under Field Conditions. Sensors 12, 16988-17006. Gil, E., Escolà, A., Rosell, J. R., Planas, S., and Val, L. (2007). Variable rate application of plant protection products in vineyard using ultrasonic sensors. Crop Protection 26, 1287-1297. Moltó, E., Martı n, B., and Gutiérrez, A. (2001). PM—Power and Machinery: Pesticide Loss Reduction by Automatic Adaptation of Spraying on Globular Trees. Journal of Agricultural Engineering Research 78, 35-41. Ongley, E. D. (1996). "Control of water pollution from agriculture," FAO, Rome. Pontikakos, C. M., Tsiligiridis, T. A., Yialouris, C. P., and Kontodimas, D. C. (2012). Pest management control of olive fruit fly (Bactrocera oleae) based on a location-aware agro-environmental system. Computers and Electronics in Agriculture 87, 39-50. Reyes, J. F., Correa, C., Esquivel, W., and Ortega, R. (2012). Development and field testing of a data acquisition system to assess the quality of spraying in fruit orchards. Computers and Electronics in Agriculture 84, 62-67. Siegfried, W., Viret, O., Huber, B., and Wohlhauser, R. (2007). Dosage of plant protection products adapted to leaf area index in viticulture. Crop Protection 26, 73-82. Walklate, P. J., Cross, J. V., Richardson, G. M., Murray, R. A., and Baker, D. E. (2002). IT—Information Technology and the Human Interface: Comparison of Different Spray Volume Deposition Models Using LIDAR Measurements of Apple Orchards. Biosystems Engineering 82, 253-267.

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Aplicaciones de etefón y metil jasmonato para facilitar el desprendimiento del fruto en vides cv. Sauvignon blanc L. Uzquiza, R. González, M.R. González y P. Martín Dpto. de Producción Vegetal y Recursos Forestales. ETSIIAA. Universidad de Valladolid. Avda. de Madrid, 57. 34004 Palencia. E-mail: pmartinp@pvs.uva.es

Resumen La rotura de bayas y la liberación de mosto durante la vendimia mecanizada desencadenan procesos de oxidación y fermentación incontrolados que deterioran el producto antes de su entrada en bodega, y que pueden repercutir negativamente en la estabilidad y en las características organolépticas del vino. La aplicación de agentes de abscisión en las viñas antes de la recolección podría hacer posible una vendimia mecanizada menos agresiva, capaz de proporcionar una cosecha de mayor calidad. El objetivo de este trabajo ha sido evaluar el interés potencial del etefón y el metil jasmonato para estos fines en vides cv. Sauvignon blanc. El experimento se ha desarrollado en un viñedo de la D.O. Rueda (España) durante 2011, En un diseño de tipo factorial se estudiaron cuatro tratamientos experimentales, resultantes de la combinación de pulverizaciones de etefón (0 y 1000 mg.L-1) y metil jasmonato (0 y 40 mM) sobre los racimos, cuando el mosto presentaba 22,4ºBrix. Durante los 10 días posteriores a estas aplicaciones se controló la fuerza de desprendimiento del fruto, la presencia de tejido cicatricial en la zona de abscisión y el porcentaje de bayas caídas antes de la vendimia. Los tratamientos de etefón a partir de 4 días desde su aplicación, y de metil jasmonato a partir de 8 días, redujeron la fuerza de desprendimiento del fruto un 20% y un 23% respecto a los controles sin tratar, respectivamente, provocando también una mayor presencia de tejido cicatricial en la zona de inserción del pedicelo en la fecha de vendimia. La caída prematura de bayas en todos los tratamientos experimentales del ensayo fue inferior al 3,1%, registrado con la aplicación combinada de los dos fitorreguladores. Los resultados obtenidos muestran que tanto el etefón como el metil jasmonato son agentes de abscisión potencialmente útiles para mejorar la calidad de la vendimia mecanizada en viñedos cv. Sauvignon blanc. Palabras clave: abscision, calidad, mosto, vendimia.

Applications of ethephon and methyl jasmonate to promote fruit loosening in Sauvignon blanc grapevines Abstract The damage to berries and the releasing of must during mechanical harvesting trigger oxidation and uncontrolled fermentation processes that deteriorate the product before being delivered to the winery, which may adversely affect stability and organoleptic characteristics of the wine. The application of abscission agents on vines prior to harvest could make possible a less aggressive mechanical harvesting, and therefore provide a high quality harvest. The aim of this work was to evaluate the potential interest of ethephon and methyl jasmonate with these objectives in cv. Sauvignon blanc grapevines. The trial was carried out in a vineyard of D.O. Rueda (Spain) in 2011. In a factorial design, four experimental treatments were studied, which resulted from the combination of ethephon (0 and 1000 mg.L-1) and methyl jasmonate (0 and 40 mM) sprayings over the clusters when the must had 22.4ºBrix. During 10 days after applications, the fruit detachment force, the presence of scar tissue in the abscission zone and the percentage of berries dropped before harvest were periodically controlled. Ethephon treatments from 4 days after application, and those methyl jasmonate from 8 days, reduced fruit detachment force by 20% and 23% compared with untreated controls, respectively, promoting the presence of scar tissue in the pedicel insertion zone of grapes at harvest. The premature fruit drop in all experimental treatments was lower than 3.1%, registered with the combined application of both plant growth regulators. The results show that ethephon and methyl jasmonate are abscission agents potentially useful to improve the quality of mechanical harvesting in cv. Sauvignon blanc vineyards.

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Keywords: abscission, harvesting, must, quality.

Introducción La mecanización de la vendimia permite reducir en gran medida los costes de producción en las explotaciones vitivinícolas, pero puede tener efectos adversos en la calidad de la uva y el vino. La acción de los sacudidores de la máquina vendimiadora sobre los racimos provoca rotura de bayas y liberación de mosto lo que, a su vez, favorece procesos de oxidación y fermentaciones incontroladas en la cosecha antes de su entrada en bodega. Estos procesos pueden afectar negativamente a la estabilidad y a las características organolépticas del vino (Meyer, 1969; Nagel y Graber, 1988; Allen et al., 2012). La aplicación de agentes de abscisión antes de la recolección, para facilitar el desprendimiento del fruto, podría permitir a las vendimiadoras adoptar regímenes de trabajo menos enérgicos, que disminuyeran los daños infringidos a las bayas y la liberación de mosto (Carrara et al., 2007), contribuyendo así a mejorar la calidad de la vendimia. Sin embargo, el uso de concentraciones de agentes de abscisión relativamente altas reduce drásticamente la fuerza de desprendimiento del fruto y produce una caída excesiva de bayas antes de la vendimia, lo que puede llevar a pérdidas de rendimiento significativas (Fidelibus et al., 2007). Diversos estudios han demostrado que los tratamientos con liberadores de etileno como el etefón (acido 2-cloroetil fosfónico) previos a la vendimia (ver Szyjewicz et al., 1984), o con metil-jasmonato (Fidelibus et al., 2007), facilitan el desprendimiento del fruto en diferentes cultivares de vid, favoreciendo la cicatrización de los puntos de abscisión. Los efectos de estos reguladores del crecimiento son variables en función de la dosis y el momento de aplicación, la variedad y las condiciones ambientales (Peterson y Hedberg, 1975; El-Zeftawi, 1982; Fidelibus et al., 2007; González-Herranz et al., 2009). Por otra parte, pueden existir fenómenos de aditividad e interacción entre liberadores de etileno y jasmonatos que podrían ser explotados en eventuales tratamientos combinados para favorecer el proceso de abscisión del fruto. De hecho, se han descrito diferentes respuestas a los jasmonatos independientes, promovidas e inhibidas por el etileno, tanto a nivel fisiológico como genético (Abeles et al., 1989; Rhower y Erwin, 2008). El objetivo de este estudio ha sido evaluar el interés potencial del etefón y del metil jasmonato, por separado o combinados, para favorecer la abscisión del fruto y mejorar la vendimia mecánizada en viñedos cv. ‘Sauvignon blanc’,

Material y Métodos Se ha llevado a cabo un ensayo de campo en un viñedo cv. Sauvignon blanc/110 Richter localizado en Villaverde de Medina (Valladolid), durante la campaña de 2011. Las cepas, plantadas en 2003 en un marco de de 3,0 x 1,5 m, se conducen en espaldera en doble Guyot, y cuentan con riego localizado. El suelo es neutro, franco arenoso, y pobre en materia orgánica. Las técnicas de cultivo aplicadas fueron las habituales en la zona. En un experimento factorial se estudiaron 4 tratamientos en pulverización diferentes, combinando etefón (0 y 1000 mg.L-1) y metil jasmonato (0 y 40 mmol.L-1, 1 mmol.L-1 = 224 mg.Kg-1), utilizando un diseño completamente aleatorizado con 5 repeticiones. Los productos empleados fueron Ethrel 48 (etefón 48% w/v, Nufarm España SA) y metil jasmonato (95% pureza, Sigma-Aldrich). Todas las soluciones incluyeron PG Supermojante 1%v/v (alquifenol etoxilado/propoxilado 99,6% w/w; Dwo AgroSciences Iberica, SA) como coadyuvante. Los tratamientos se aplicaron sobre los racimos cuando las bayas habían alcanzado un contenido en sólidos solubles de 22,4º Brix (29 Agosto 2011), empleando un pulverizador manual que gastó una media de 0,25 L de caldo por cepa. Cada dos días, desde la fecha de aplicación de los productos hasta la vendimia (diez días después), se recogieron dos racimos por tratamiento y repetición. Los racimos se dividieron en tres partes: superior,

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media e inferior, tomando de cada una de ellas dos bayas con pedicelo para medir la fuerza de desprendimiento del fruto (FDF). Para ello se hizo uso de un dinamómetro DS2-5N (Imada, Northbrook, USA). Para controlar posibles pérdidas de rendimiento provocadas por los agentes de abscisión, se seleccionó al azar un racimo por repetición, y se introdujo en una bolsa de malla para recoger las bayas desprendidas prematuramente entre el tratamiento y la vendimia. El día de vendimia se sacudió manualmente un racimo tomado al azar en cada tratamiento y repetición, y se anotó la proporción en peso de bayas que presentaban tejido cicatricial y cicatriz seca en el punto de inserción del pedicelo. En esta misma fecha, se recogieron aleatoriamente 50 bayas en cada tratamiento experimental, para determinar en el mosto obtenido el contenido en sólidos solubles, la acidez total y el pH, de acuerdo con los métodos oficiales de análisis (European Commission, 1990). También se midieron las absorbancias a 280, 320 y 420 nm, utilizando un espectrofotómetro UV/VIS Jasco V-530. En el tratamiento estadístico de los datos, se utilizó el test T de Student para la comparación de dos medias de muestras independientes, y análisis factoriales de la varianza (ANOVA) y el test LSD para el caso de comparaciones múltiples.

Resultados y Discusión El análisis factorial de la varianza de la fuerza de desprendimiento del fruto (FDF), medida 8 días después de los tratamientos, fue significativo para las aplicaciones de etefón y metil jasmonato (F=7,04; p=0,003), sin registrar interacciones significativas al 5% entre ambas. Cuando se compararon las medias correspondientes a cada tratamiento de agente de abscisión por separado (Figura 1), se observó que el etefón reducía la FDF respecto a los controles el cuarto día desde su aplicación, mientras que el metil jasmonato no lo hizo hasta el octavo día. Estos resultados están en la misma línea que los obtenidos por otros autores en diferentes cultivares de uva de vinificación (El-Zettawi, 1982; Fidelibus et al., 2007). FDF (N) 2,5

FDF (N) 2,5

2,0

2,0 1,5 1,0 0

Control

1,5

DDT

1,0 0

40 mM MJ

2 Control

DDT

1000 mg L ET

Figura 1. Evolución de la fuerza de desprendimiento del fruto (FDF) en el conjunto de plantas que recibieron aplicaciones de metil jasmonato (izquierda) y etefón (derecha), hasta 10 días después de los tratamientos (DDT). En un mismo día, los valores con diferente letra son significativamente distintos

(p<0,05, T-test). En el momento de la vendimia, el efecto aditivo entre etefón y metil jasmonato hizo que la aplicación combinada de ambos reguladores de crecimiento registrase unos valores de FDF más del 60% inferiores que los controles sin tratar (Figura 2). Aunque se ha demostrado que el metil jasmonato incrementa la producción de etileno en los tejidos vegetales (Saniewski et al., 1987; Hartmond et al.,

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2000), el proceso de abscisión iniciado por el metil jasmonato podría ser debido, al menos en parte, a un efecto directo de la hormona, (independiente del etileno) sobre el metabolismo de polisacáridos en la zona de abscisión y sobre la rotura mecánica de las paredes celulares (Abeles et al., 1989; Sanz et al., 1993). FDF (N) 2,50 2,25

2,00

1,75

ab b

1,50 1,25 1,00 Control

1000 mg/L ET

40 mM MJ

1000 mg/L + 40 mM MJ

Figura 2. Valores medios de la fuerza de desprendimiento del fruto (FDF) en el momento de la vendimia en los distintos tratamientos de etefón (ET) y metil jasmonato (MJ) ensayados.

El porcentaje en peso de bayas caídas prematuramente, recogidas desde la fecha de aplicación de los productos hasta la vendimia, fue mayor (p<0,05) en el tratamiento combinado que en el tratamiento con etefón exclusivamente, sin que existieran diferencias significativas entre las otras dos pulverizaciones estudiadas. Los porcentajes medios de bayas caídas llegaron al 3,1% en las aplicaciones combinadas, pero no superaron el 1% en el resto de tratamientos experimentales. El ANOVA del porcentaje de bayas que mostraban tejido cicatricial en la zona de abscisión, en la fecha de vendimia, fue estadísticamente significativo para los tratamientos experimentales ensayados (F=37,76; p<0,001). El metil jasmonato tuvo una acción que se vio favorecida por el etefón (Figura 3) de forma que, en los tratamientos combinados, el porcentaje de bayas desprendidas que presentaban tejido cicatricial supuso el 72,6% del total, un 62,1% de ellas con cicatriz seca. Es este un efecto muy positivo de los agentes de abscisión ensayados, puesto que la ausencia de tejido cicatricial o la presencia de cicatriz húmeda favorece la entrada de microorganismos patógenos en los granos de uva (Ballinger y Nesbitt, 1982; Kou et al., 2007) y facilita la liberación de mosto, promoviendo oxidaciones indeseables y procesos fermentativos previos a la llegada de la cosecha a la bodega (Meyer, 1969). La presencia de una cicatriz seca junto a la disminución de la FDF, pueden posibilitar una vendimia mecánica menos enérgica en viñedos tratados con etefón y metil jasmonato, minimizando el daño mecánico en la vegetación, en los elementos del sistema de empalizamiento de las plantas, y en las propias bayas. Los parámetros de composición del mosto se han visto poco afectados por los agentes de abscisión aplicados (Tabla 1). Las respuestas observadas en otros estudios (Morris y Cawthon, 1981; El-Zeftawi, 1982; Fidelibus et al., 2007) han sido limitadas y variables, dependiendo del cultivar y del momento de aplicación de los productos. En cualquier caso, es de destacar que los mostos procedentes de tratamientos con etefón obtuvieron mayores valores (p<0,05) de absorbancia a 280 nm (contenido en fenoles totales) y a 420 nm (relacionada con el nivel de oxidación del mosto) que los procedentes de loscontroles, siempre que no se aplicase simultáneamente metil jasmonato (Tabla 1). Resultados en el mismo sentido se observaron en el cociente entre absorbancias a 420 y 320 nm, un buen indicador del grado de oxidación de polifenoles para mostos de la variedad Sauvignon blanc (Allen et al., 2012).

118

10 0%

0,2 c

49,6 b

72,6 a

7 5% Presencia tejido cicatricial

5 0%

Ausencia tejido cicatricial

2 5% 0% Control

1000 mg/L ET

40 mM MJ

1000 mg/L ET + 40 mM MJ

Figura 3. Proporción en peso de bayas que, en la fecha de vendimia, presentaban tejido cicatricial en la zona de abscisión, en cada uno de los tratamientos con etefón (ET) y metil jasmonato (MJ) ensayados- Los valores con letra diferente son significativamente distintos (p<0,05, test LSD).

Tabla 1. Características fisicoquímicas del mosto de vendimia correspondientes a los tratamientos de etefón (ET) y metil jasmonato (MJ) aplicados. Tratamientos MJ (Mm) 0 40

ET (mg·L-1)

ºBrix

Acidez total (g tart.·L-1)

Absorbancias A420

A280

A420/A320

3,4

22,6

5,0

11,50

1,19

0,18

1000

3,5

21,3

4,6

16,00

1,88

0,24

3,4

20,4

4,8

15,10

1,74

0,24

1000

3,5

21,0

5,0

14,84

2,04

0,32

Fijando una dosis de metil jasmonato, los pares de medias con distinta letra son significativamente distintos (p<0,05, T- test).

Conclusiones La aplicación combinada de etefón y metil jasmonato en racimos cv. Sauvignon blanc, diez días antes de la vendimia, ha favorecido la formación de tejido cicatricial en la zona de abscisión del fruto frente a los controles sin tratar. Estos tratamientos han reducido asimismo la fuerza de desprendimiento de las bayas, sin que ello provocase pérdidas de rendimiento importantes por caída prematura de frutos. Con todo, los agentes de abscisión estudiados pueden considerarse potencialmente útiles para mejorar la calidad de la vendimia mecanizada en viñedos cv. Sauvignon blanc.

Agradecimientos Este trabajo ha sido realizado en colaboración con Bodegas Castelo de Medina S.A. y ha sido financiado con el proyecto IDI20111241 del CDTI (Fondos FEDER de la Unión Europea).

Bibliografía Abeles, F. B., Hershberger W. L., and Dunn, L. (1989). Hormonal regulation and intracellular localization of a 33-kDa cationic oeroxidase in cucumber cotyledons. Physiol. Plant. 89, 664-448.

119

Allen, T., Herbst-Johnstone, M., Girault, M., Butler, P., Logan, G., Jouanneau, S., Nicolau, L., and Kilmartin, P. A. (2012). Influence of grape-harvesting steps on varietal thiol aromas in Sauvignon blanc wines. J. Agric. Food Chem. 59 (19), 10641–10650. Ballinger, W. E., and Nesbitt, W. B. (1982). Postharvest decay of muscadine grapes (Carlos) in relation to storage temperature, time and stem condition. Am.J.Enol.Vitic. 33, 173-175. Carrara, M., Catania, P., Pipitone, F., Vallone, M., and Salvia, M. (2007). Assessment of the pedicel detaching and crushing forces of grape berries to determine the right mechanical harvesting period. Rivista di Ingegneria Agraria 3, 33-37. El-Zeftawi, B. M. (1982). Effects of ethephon on clusters loosening and berry composition of four wine cultivars. J. Hortic. Sci. 57, 457-463. European Commission. (1990). Regulation (EEC) Nº 2676/90 of 17/09/1990. Community methods for the analysis of wines. Official Journal of the European Communities L272 (3/10/1990), 0001-0192. Fidelibus, M. W., Cathline, K. A., and Burns, J. K. (2007). Potential abscission agents for raisin, table and wine grapes. HortScience 42, 1626-1630. González-Herránz, R., Cathline, K. A., Fidelibus, M. W., and Burns, J. K. (2009). Potential of Methyl jasmonate as a Harvest Aid for ‘Thompson Seedless’ Grapes: Concentration and Time Needed for Consistent Berry Loosening. HortScience 44(5), 1330-1333. Hartmond, U., Yuan, R., Burns, J. K., Grant, A., and Kender, W. J. (2000). Citrus fruit abscission induced by methyl-jasmonate. J. Amer. Soc. Hort. Sci. 125, 547–552. Kou, L., Luo, Y., Wu D., and Liu, X. (2007). Effects on mild heat treatment on microbiological growth and product quality of packaged fresh cut table grapes. J. Food Sci. 72, 567-573. Meyer, J. (1969). Effect of Fruit Cane Severance of Grapevines on Must and Wine Yield and Composition. Am. J. Enol. Vitic. 20(2), 108-117. Morris, J. R., and Cawthon, D. L. (1981). Effects of ethephon on maturation and postharvest quality of Concord grapes. J. Am. Soc. Hort. Sci. 106(3), 293-295. Nagel, C. W., and Graber, W. R. (1988). Effect of must oxidation on quality of white wines. Am. J. Enol. Vitic. 39, 1-4. Peterson, J. R., and Hedberg, P. R.(1975). Some factors affecting the response of grapevines to ethephon. Sci. Hort. 3, 275-83. Rohwer, C. L., and Erwin, J. E. (2008). Horticultural applications of jasmonates: A review. J. Hort. Sci. Biotec. 83, 283-304. Saniewski, M., Czapski, J., Nowacki, J., and Lange, E. (1987). The effect of methyl jasmonate on ethylene and 1-aminocycIopropane-1-carboxylic acid production in apple fruits. Biol. Plant. 29, 199-203. Sanz, L., Fernández-Maculet, J. C., Gómez, E., Vioque, B., and Olias, J. M. (1993). Effect of methyl jasmonate on ethylene biosynthesis and stomatal closure in olive leaves. Phytochemistry 33, 285-289. Szyjewicz, E., Rosner, N., and Kliewer, W. M. (1984). Ethephon (2-chloroethylphosphonic acid, Ethrel, Cepa) in viticulture- A Review. Am. J. Enol. Vitic. 35, 117-123.

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Titulaciones universitarias coherentes con la producción agraria de cada región J. Del Cerro1, A. Perdigones 1, S. Benedicto2 y J.L. García2 1

Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Agrícola. Universidad Politécnica de Madrid. Avenida Complutense s/n. 28040, Madrid. e-mail: alicia.perdigones@upm.es 2 Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos. Universidad Politécnica de Madrid. Avenida Complutense s/n. 28040, Madrid.

Resumen Las titulaciones orientadas claramente al medio rural, tradicionalmente llamadas en España, Ingeniero Agrónomo e Ingeniero Técnico Agrícola han incluido entre sus asignaturas materias como la producción vegetal o la maquinaria agrícola, entre otras, distinguiéndose del resto de las áreas de la ingeniería por la necesidad de asociar fenómenos biológicos a los cálculos propios de la ingeniería. Estas titulaciones han evolucionado enormemente en los últimos diez años, implantándose nuevos planes de estudio e introduciéndose nuevas especialidades como las dedicadas al medio ambiente o al desarrollo rural, adaptándose de esta forma, a las nuevas necesidades sociales, económicas y medioambientales del país. Actualmente se están terminando de implantar en la mayoría de las universidades españolas los nuevos títulos adaptados al Espacio Europeo de Educación Superior, siguiendo las directrices marcadas por Bolonia (Grados, 240 ECTS, con una duración de 4 años). El proceso de elaboración de estas titulaciones es complicado precisamente por la gran variedad de áreas y materias implicadas en estas titulaciones. En este trabajo se estudia, por comunidad autónoma, los créditos destinados a materias de la producción vegetal (cultivos herbáceos, horticultura y fruticultura) relacionando éstos con la superficie que se destina a este tipo de agricultura en cada zona. Este estudio se ampliará a otras titulaciones afines implantadas en la Unión Europea. Palabras clave: planes de estudio, producción vegetal, ingeniería agrícola, Bolonia.

University degrees consistent with agricultural production in each region Abstract Agricultural degrees have traditionally called in Spain, Agricultural Engineering. The subjects in these degrees have included subjects such as crops or agricultural machinery, construction, among others, distinguished from other engineering areas by the necessity of biological phenomena involve the engineering calculations. These degrees have evolved tremendously over the last ten years, implanting new curricula and introducing new specialties such as those dedicated to the environment or rural development, thereby adapting to the new social, economic and environmental conditions of the country. Currently being finalized to implement in most Spanish universities new titles adapted to the European Higher Education Area, following the guidelines set by Bologna (Degrees in 4 years, 240 ECTS). The process of making of these degrees is complicated precisely because of the great variety of areas and subjects involved in these degrees. In this paper we study, by region, appropriations for materials of different plant production sectors (arable crops, horticulture and fruit production) by linking them to the surface that is used for this type of agriculture in each area. This study will attempt to extend to other related degrees established in the European Union countries. Keywords: curricula, crop production, agricultural engineer, Bolonia.

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Introducción Las titulaciones universitarias han evolucionado en las últimas décadas. Dentro el marco del Espacio Europeo de Educación Superior (EEES) y con el objetivo de incrementar el intercambio de profesionales y estudiantes y dar respuesta a los cambios sociales, económicos, tecnológicos y globales que se han producido en la última década se han diseñado nuevas titulaciones. Tanto las adaptaciones de los planes que ya existían, como las titulaciones emergentes han sido diseñadas bajo un marco común, según el Plan de Bolonia, donde las asignaturas se miden por un Sistema Transferencia de Créditos Europeos (ECTS). Las asignaturas de las diferentes titulaciones deben dar respuesta a la necesidad de formar a los futuros profesionales en un campo concreto, en este caso, en el de la ingeniería agrícola. El tiempo previsto para la formación en este área (4 años, 240 ECTS) resulta reducido para cubrir todas las materias que tradicionalmente se han impartido e incorporar las nuevas tecnologías. En el diseño de los planes de estudio hay que tener en cuenta que las necesidades de formación para una misma titulación no son iguales en todos los países; por ejemplo, parece poco práctico que una Escuela de ingeniería del norte de Europa imparta un número elevado de horas en materias de producción de cereales extensivos, cuando este cultivo está limitado por la climatología. Parece más lógico pensar que en el norte de Europa las asignaturas se centrarán en aquella producción agrícola que mayor beneficio socio-económico proporcione al país en cuestión. Esto mismo debería ocurrir para una zona concreta; las titulaciones que se impartan en las universidades de esa región deberían estar mayormente relacionadas con las necesidades locales y especializarse en éstas áreas. Por ejemplo, en la zona de Almería debería potenciarse aquellas asignaturas relacionadas con la producción bajo invernaderos o la horticultura, mientras que en la zona centro o norte se podría potenciar la producción vitivinícola o cerealista, dejando la producción de frutales cítricos para la zona del litoral mediterráneo. En este trabajo se analizan las titulaciones relacionadas con la ingeniería agronómica que incluye entre sus materias la producción hortícola, frutícola y cerealista, con el fin de establecer una coherencia lógica entre el número de créditos impartidos en estas asignaturas y la superficie destinada a cada tipo de cultivo en España.

Material y Métodos El estudio se ha desarrollado dentro del Grupo de Innovación Educativa en tecnologías eléctricas y automática de la ingeniería rural, en colaboración con profesores del área de producción vegetal, con el objetivo de analizar la distribución de créditos ECTS en diferentes cultivos de los distintos grados y la superficie nacional destinada a éstos. Para ello se han obtenido las estadísticas de la superficie destinada a cada cultivo en cada una de las comunidades autónomas, a través del Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente, y se ha relativizado con respecto a la superficie de cada comunidad autónoma. De forma paralela, se han obtenido los planes de estudio de aquellas universidades españolas que ofrecen titulaciones relacionadas con la agronomía (un total de 28 universidades españolas ofrecen títulos relacionados con este área y la agroalimentaria). De estas titulaciones se ha extraído el número de ECTS destinados a las asignaturas de producción vegetal, por cultivos (hortícolas, frutícolas, etc.). Las universidades que ofrecen titulaciones en el área agrícola o con una especialidad o itinerario orientado a las explotaciones agrícolas se recogen en la siguiente tabla.

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Tabla 1. Titulaciones del área agraria por comunidades autónomas y universidades. COMUNIDAD AUTÓNOMA Comunidad de Madrid

UNIVERSIDAD Universidad Politécnica de Madrid

TITULACIÓN Grado en Ingeniería y Ciencia Agronómica Grado en Ingeniería Agrícola Grado en Ingeniería Agroambiental Grado en Ingeniería Alimentaria Grado en Tecnología de las Industrias Agrarias y Alimentarias Grado en Biotecnología

Andalucía

Universidad de Almería

Grado en Ingeniería Agrícola

Universidad de Sevilla

Grado en Ingeniería Agrícola

Universidad de Córdoba

Grado en ingeniería Agroalimentaria y del Medio Rural

Universidad de Huelva

Grado en Ingeniería Agrícola

Castilla La Mancha

Universidad de Castilla La Mancha

Grado en Ingeniería Agrícola y del Medio Rural

Castilla León

Universidad de Salamanca

Grado en Ingeniería Agroalimentaria Grado en ingeniería Agrícola Grado en Ingeniería Agroalimentaria

Universidad Católica de Ávila

Grado en ingeniería Agropecuaria y del Medio Rural

Universidad de Burgos

Grado en Ingeniería Agroalimentaria y del Medio Rural

Universidad de León

Grado en Ingeniería Agraria y del Medio Rural Grado en Ingeniería Agroambiental Grado en Ingeniería Agroalimentaria

Universidad de Valladolid

Grado en Ingeniería Agrícola y del Medio Rural Grado en Ingeniería de las Industrias Agrarias y Alimentarias

Extremadura

Universidad Europea Miguel Cervantes

Grado en Ingeniería Agroalimentaria

Universidad de Extremadura

Grado en Ingeniería hortofrutícola y jardinería Grado en Ingeniería de las explotaciones agropecuarias Grado en Ingeniería de las Industrias Agrarias y Alimentarias

Galicia

Universidad de Vigo

Grado en Ingeniería Agraria

Universidad de Santiago de Compostela

Grado en Ingeniería Agraria Grado en Ingeniería Agrícola y del Medio Rural

Aragón

Universidad de Zaragoza

Grado en Ingeniería Agroalimentaria y del Medio Rural

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Navarra

Universidad Pública de Navarra

Grado en Ingeniería Agroalimentaria y del Medio Rural Grado en Innovación de procesos y productos alimentarios

La Rioja

Universidad de La Rioja

Grado en Ingeniería Agrícola

Cataluña

Universidad de Lérida

Grado en Ingeniería Agraria y Alimentaria

Universidad de Gerona

Grado en Ingeniería Agroalimentaria

Universidad Politécnica de Cataluña

Grado en Ingeniería Agrícola Grado en Ingeniería Agroambiental y del Paisaje Grado de Ingeniería Alimentaria Grado en Ingeniería de sistemas biológicos

Valencia

Murcia

Universidad Rovira i Virgili

Grado en Ingeniería Agroalimentaria

Universidad Politécnica de Valencia

Grado en Ingeniería Agroalimentaria y del Medio Rural

Universidad Jaime I

Grado en Ingeniería Agroalimentaria y del Medio Rural

Universidad Miguel Hernández

Grado en Ingeniería Agroalimentaria y Agroambiental

Universidad Politécnica de Cartagena

Grado en Ingeniería hortofrutícola y jardinería Grado en Ingeniería de las Industrias Agroalimentarias

Baleares

Universidad Islas Baleares

Grado en Ingeniería Agroalimentaria y del Medio Rural

Canarias

Universidad de La Laguna

Grado en Ingeniería Agrícola y del Medio Rural

Resultados y Discusión España cuenta con una superficie total de 50.536.508 ha, de las que 6.385.886 ha corresponden a cereales grano, 393.692 ha son de leguminosas grano, 933.578 ha forrajeras, 948.003 ha cultivos industriales (girasol o tomate de industria), 197.081 ha hortalizas y flores, 305.954 ha frutales cítricos, 1.009.959 ha frutales no cítricos, 967.055 ha viñedos, 2.584.564 ha olivar, 8.360.026 ha prados y pastizales, según la encuesta sobre superficies y rendimientos elaborada por el Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente (2012). El cultivo de uno u otro producto depende de las condiciones climatológicas y edáficas, fundamentalmente, por lo que el reparto de las mismas no es uniforme en todo el territorio español, habiendo zonas con una mayor intensificación en determinados tipos de cultivos. Mientras que el olivar tiene una clara influencia en la zona de Andalucía, el viñedo se extiende en las zonas de La Rioja y Castilla La Mancha, aunque también hay influencia de este cultivo en Valencia y Murcia. En cuanto a hortalizas y frutales, la Región de Murcia tiene una importancia significativa en cultivos hortícolas y frutales (cítricos, almendros, melocotoneros, nectarinas y albaricoqueros). Por su parte, Valencia también cuenta con gran parte de su superficie destinada a cultivos de frutales, tanto cítricos como otros frutales (sobre todo en almendros, caquis y melocotoneros y nectarinas). En cambio, en Castilla y León, el 21,79% de su superficie se destina al cultivo de cereales grano y un 20,79% a prados y pastizales. Se ha comprobado que la mayoría de los estudios evaluados incluyen asignaturas como horticultura, fruticultura, cultivos herbáceos, pero puntualmente algunas incluyen asignaturas más específicas, como pomología, cultivos ornamentales, citricultura o praticultura. Así pues, la Universidad Miguel

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Hernández (Valencia) incluye una asignatura específica de citricultura (4,5 ECTS, 4º curso), como respuesta a la elevada superficie de esta comunidad destinada a este tipo de cultivo. En cuanto al cultivo de la vid, la Universidad de Castilla La Mancha (6 ECTS, 3º curso), Universidad de Salamanca (4,5 ECTS, 3º curso), Universidad de Burgos (3 ECTS, 4º curso), Universidad Pública de Navarra (6 ECTS, 3º curso) cuentan en sus planes de estudio con asignaturas obligatorias destinadas específicamente a este cultivo. Un caso relevante, en cuanto a la coherencia de la titulación es La Rioja, con un 9,61% de su superficie destinada al cultivo de la vid y un 11,1% destinado al cultivo de cereales grano, que cuenta con una única asignatura obligatoria que se imparte en la parte común del plan de estudios, “Cultivos” (6 ECTS, 2º curso) en la que se incluyen los diferentes cultivos (cereales, forrajeros, ornamentales, industriales, hortícolas, olivo, vid y otros frutales). Hay que destacar que en esta titulación se imparten dos especializaciones tecnológicas (Hortofruticultura y jardinería, e Industrias Agrarias y Alimentarias), cada una con dos itinerarios donde se incluye en sendas especializaciones, una orientada a la vid o vino (Viticultura y Enología respectivamente). En el caso de la intensificación de Viticultura, el alumno tendrá opción de cursar dentro del ámbito de la tecnología específica que opte, 6 ECTS de “viticultura general” (4º curso), “Fisiología de la vid” (6 ECTS, 4º curso), “Técnicas vitícolas” (6 ECTS, 4º curso), “Protección del viñedo” (4,5 ECTS, 4º curso) y “Legislación vitivinícola” (3 ECTS, 4º curso) y “Prácticas integradas de viticultura” (6 ECTS, 4º curso). La Rioja, por tanto, dentro de esta especialización, sí cuenta con un número elevado de ECTS, de acuerdo con sus propias características productivas y tradición vitivinícola. La Región de Murcia, tiene una superficie relativa en horticultura y frutales muy superior al del resto de comunidades autónomas (20,92% le corresponde a la superficie destinada al conjunto de estos cultivos); incorpora 24 ECTS a este tipo de producción (“Tecnología de la producción hortofrutícola” 6 ECTS, 3º curso, “Horticultura”, “Fruticultura” y “Floricultura” de 6 ECTS cada una en 4º curso), siendo este número muy similar al de otras universidades del resto de España. Esta cifra es inferior a la impartida por la Universidad de Extremadura (“Horticultura general”, “Fruticultura general”, “Horticultura especial”, “Fruticultura especial”, de 6 ECTS cada una impartidas en 3º curso), a pesar de tener un elevado porcentaje de superficie destinada a prados y pastizales (50,22%) o la misma que la impartida en la Universidad Politécnica de Madrid (Grado en Ingeniería Agrícola, especialidad de Hortofruticultura, jardinería y paisajismo), con “Arboricultura” (6 ECTS, 3º curso), “Técnicas de producción hortícola” (4 ECTS, 3º curso), “Fruticultura” (4 ECTS, 3º curso), “Producción de hortalizas” (6 ECTS, 3º curso) y “Producción de flor cortada y planta interior” (4 ECTS, 3º curso). Cabe destacar que la titulación de Ingeniero Agrícola, en cualquiera de sus especialidades, no se imparte en tres comunidades autónomas (Principado de Asturias, Cantabria y País Vasco), siendo elevada la superficie de las mismas destinada a prados y pastizales (38,68% y 45,86% en las dos primeras respectivamente) y en menor medida al resto de los cultivos.

Conclusiones En mayor o menor medida, la formación que ofrecen las universidades en materia de Ingeniería Agrícola es coherente en la mayor parte de las universidades con respecto a la producción agrícola de la región, aunque en algunos casos resulta una formación general. Estas titulaciones deberían tender hacia la especialización en aquella producción o área productiva (industrias agroalimentarias, invernaderos, desarrollo rural, etc.) que tiene mayor importancia en cada zona. La Rioja podría ser un ejemplo de esta especialización en aquello por lo que tiene tradición e importancia en su zona, el cultivo de la vid y el vino.

Agradecimientos Este trabajo se ha realizado dentro del proyecto de innovación educativa con título “Estudio de evaluación de las competencias y nuevo método docente para el desarrollo de competencias genéricas,

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basado en la dinamización del Centro para el acercamiento a la realidad rural”, financiado por el Vicerrectorado de Planificación Académica y Doctorado de la Universidad Politécnica de Madrid.

Bibliografía Ministerio de Agricultura, alimentación y medio ambiente. 2012. Encuesta sobre superficies y rendimientos de cultivos. Resultados nacionales y autonómicos. Secretaría general técnica. Subdirección general de estadística. Universidad de Almería. http://cms.ual.es/UAL/estudios/grados/GRADO2510 Universidad de Burgos. http://www.ubu.es/titulaciones/es/grado_agroalimentari Universidad de Cartagena. http://www.upct.es/estudios/grado/ Universidad Castilla La Mancha. http://agronomos.agrab.uclm.es/desarrollo/joomla/index.php?option=com_content&view=article&id=166:giamr &catid=36:grados&Itemid=123 Universidad Católica de Ávila. https://www.ucavila.es/index.php?option=com_content&view=article&id=1954&Itemid=292&lang=es Universidad de Córdoba. http://www.uco.es/informacion/conozca/fichastecnicas/g_agronomia.pdf Universidad Europea Miguel de Cervantes. http://www.uemc.edu/es/Estudios/Grados/Agroalimentaria/Paginas/GradoenIngenieriaAgroalimentaria.aspx Universidad de Extremadura. http://www.unex.es/estudiar-en-la-uex/organizacion/oficinas/oce/documentos/grados Universidad de Gerona. http://www.udg.edu/tabid/10102/language/es-ES/default.aspx Universidad de Huelva. http://www.uhu.es/estudios/ofertaacademica/grados.html Universidad Islas Baleares. http://estudis.uib.cat/es/grau/#EIA Universidad Jaime I. http://www.uji.es/ES/infoest/estudis/titols/ Universida de La Laguna. http://www.ull.es/view/institucional/ull/Ingenier%C3%ADa_Agr%C3%ADcola_y_del_Medio__Rural/es/True http://www.boe.es/boe/dias/2011/04/22/pdfs/BOE-A-2011-7254.pdf Universidad de La Rioja. http://www.unirioja.es/estudios/grados/agrarias/index.shtml Universidad de Lérida. http://www.geaa.udl.cat/index.html Universidad de León. http://www.unileon.es/estudiantes/estudiantes-grado/oferta-de-estudios Universidad Miguel Hernández. http://www.umh.es/frame.asp?url=/menu.asp?estudios Universidad Politécnica de Cataluña. http://www.upc.edu/aprender/estudios/grados Universidad Politécnica de Valencia. http://www.upv.es/titulaciones/GIAMR/indexc.html Universidad Pública de Navarra. http://www.unavarra.es/estudios/grado Universidad de Rovira i Virgili. http://www.urv.cat/cae/graus/es_graudalimentaria.html Universidad de Salamanca. http://www.usal.es/webusal/usal_grado_repositorio http://www.usal.es/webusal/files/Plan%20Estudios_Ingenieria%20Agricola.pdf Universidad de Santiago de Compostela. http://www.usc.es/es/titulacions/titulaionoficgrao.html Universidad de Sevilla. http://www.us.es/estudios/grados/plan_198 Universidad de Valladolid. http://grado.uva.es/ Universidad de Vigo. http://www.uvigo.es/uvigo_es/estudos/ Universidad de Zaragoza. http://titulaciones.unizar.es/ing-agroalimentaria-med-rural/

126

Aplicación del sistema de monitorización ambiental INNOAMB para manejo integral de una plantación de kiwis J.A. Lamas 1, S. Castro, N. Gil, J.M. Castro, L. Elmazoouzi, J. Alvarez, J. Pesado, B. Ahuir, I.Campos, I.Barros, E.Pescador, L.Sanchez. 1

Intellectia Bank, Polígono de San Cibrao, Calle Nº 4 , Nº26, San Cibrao das Viñas, Ourense, y e-mail: jolamas@intellectiabank.com

Resumen. El sistema Innoamb desarrollado por Intellectia Bank recoge datos ambientales por medio de una red de sensores inalámbricos (WSN) instalados en el cultivo y los muestra en una plataforma virtual disponible para consultar en cualquier dispositivo móvil. Su objetivo es conocer en todo momento y en cualquier lugar las condiciones edafoclimáticas del cultivo y así mantener estas en sus valores óptimos, minimizando los daños ocasionados por condiciones climáticas adversas, logrando así el máximo rendimiento de la plantación. Al mismo tiempo las variables atmosféricas son procesadas para disponer de una predicción meteorológica más precisa. La plataforma dispone también de varias aplicaciones agronómicas y modelos de predicción útiles para el manejo de plagas, abonado, riego y necesidades de horas de frío. Palabras clave: (Cultivo, Monitorización, Clima, Sensor, Plaga)

Application of INNOAMB environmental monitoring system for full management of a kiwifruit crop

Abstract

The system Innoamb, developed by Intellectia Bank, collects environmental data through a wireless sensor network (WSN) installed in the crop and displays them on a virtual platform available to consult on any mobile device. Its goal is to know every time and anywhere edaphoclimatic conditions of the crop and so keep them in optimal values, minimizing damages caused by adverse weather conditions, achieving maximum performance from the plantation. Simultaneously, atmospheric variables are processed to provide a more precise weather forecast. The platform also includes several agronomic applications and predictive models useful for pest management, fertilization, irrigation and chill hours requirements. Keywords:(Crop Monitoring, Climate, Sensor, Plague)

Introducción En la actualidad el cultivo del kiwi se encuentra en clara expansión en España, sin embargo debe realizarse un buen manejo de la plantación para mejorar la calidad de la cosecha y la productividad de la explotación, mediante la aplicación del sistema Innoamb se propone obtener una mejora competitiva de modo que los agricultores españoles puedan abrirse camino en el mercado mundial que actualmente se encuentra copado por Italia y Nueva Zelanda

Material y Métodos. Descripción de la explotación

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La explotación agronómica sobre la cual se realizó la plataforma se ubica en el ayuntamiento de Tomiño, en el sur de la provincia de Pontevedra y se trata de una parcela de 21 ha destinada a la producción de Actinidia deliciosa de la variedad Hayward Innoamb Innoamb es un sistema enfocado a desarrollar soluciones informáticas destinadas a la mejora, dentro del proceso productivo, de las operaciones de medición y control en aquellas empresas en las que, por su objeto de negocio, resulte conveniente realizar una monitorización exhaustiva de parámetros vinculados a la explotación. Sensores Los nodos encargados de realizar la medición de los parámetros ambientales constan de una placa Arduino conectada a diferentes sensores y de un módulo inalámbrico Zigbee que es el encargado de enviar la información a través de la red hasta un Sistema Inteligente de Envío y Recepción de Datos, en adelante, SIERD. Se utilizaron una serie de sensores de alta precisión para la recogida de datos en campo. Tabla 1. Características sensores Sensor

Parámetros monitorizados

Rango

Precisión

Resolución

HT-01

Humedad relativa y temperatura del aire

20-90% RH

±5 %RH

1%RH

0-50 ºC

±2 ºC

1ºC

H-01

Humedad de hoja

10 a 95 %RH

±3 %RH

VDV-01

Velocidad y dirección de viento

0-80 [m/s] ; 0 a 360º

±5 %, ±7º

0,1m/s; 1º

PLV-01

Pluviosidad

±2%

1 mm

PB-01

Presión atmosférica

±0,03

0,01hPA, 0.1ºC

UV-01

Radiación UV-A 220 a 370 [nm]

300-1100 hPA (a 25ºC) 0.1-100000 W/cm2

UV-02

Radiación UV-B

0.1-100000 W/cm2

TS-01

Temperatura de suelo

-20/90ºC

POTH-01

Potencial hídrico

0-239 cbar (kPa)

±5%

Comunicación. El sistema de comunicación está basado en protocolo Zigbee para solucionar problemas de interoperabilidad y duración de la batería. Los datos son enviados al SIERD, que cumple funciones de coordinación de la red de sensores, recepción de la información de la red, realización de copias de seguridad y envío de la información al servidor por medio de red móvil 3G. Servidor. El servidor está diseñado modularmente de manera que cada módulo realiza una tarea en concreto. Módulo de Recepción: Recibe la información de la red, implementa un sistema de prioridades de mensajes entrantes para evitar cuellos de botella y tratar con preferencia los mensajes con prioridad más alta.

128

Módulo de Conversión: Los datos recibidos de los sensores son convertidos en información legible. Módulo de Gestión de Alertas: Sistema de alertas configurable que determina las reglas para el envió de mensajes de aviso al cliente. Módulo ORM: Interactúa con la base de datos, de modo que el servidor no necesite tener conocimiento de la estructura interna de ésta. Módulo de Control: Gestiona la comunicación entre los distintos módulos. Módulo WSN RTD (Real Time Data): Mantiene la información en tiempo real de la red de sensores inalámbrica. Plataforma Innoamb. Una interfaz personalizada visualizable sobre distintos tipos de plataformas: windows, mac, linux, android e iphone.

Imagen 2. Plataforma Innoamb. La posición de cada nodo puede ser visualizada mediante una imagen vía satélite de la parcela monitorizada; sobre la cual también se pueden consultar las lecturas en tiempo real de cada sensor. Par el seguimiento de los parámetros ambientales en un intervalo de tiempo más amplio cuenta con un histórico de datos con capacidad de generación de gráficos e indicadores visuales que facilitan la comprensión de grandes volúmenes de información. La plataforma fue personalizada con un sistema de apoyo a la toma de decisiones para el manejo de plantaciones de kiwi que consta de varias aplicaciones: Alertas. Para configurar el sistema de alertas se tomaron datos de valores críticos y óptimos de los distintos parámetros medidos (Tabla2). Los valores fueron tomados de la base de datos Ecocrop (FAO) Tabla 2. Valores críticos. Parámetro

Máximo

Mínimo

Óptimo

Crítico superior

Crítico inferior

Temperatura ºC

21-30

7.5

5.5

6-7

8.3

4.5

Salinidad mmhos/cm

1.6

4.4

Velocidad del viento

Lluvia anual

1300

900

Humedad relativa

90%

60%

Potencial hídrico

10-30

1500

700

120

Aplicaciones agronómicas.

129

•

Predicción de heladas con antelación: Para generar el modelo de predicción de heladas se utilizó el método de Allen (Alka Bhatia, 2003), que utiliza registros históricos de la temperatura del aire y del punto de rocío a las dos horas después de la puesta de sol y la temperatura mínima observada durante las noches de heladas con el cielo despejado y sin viento fuerte para desarrollar los coeficientes de regresión necesarios para predecir la temperatura mínima nocturna. Riego: Para el manejo de riego se utilizaron las mediciones efectuadas por el sensor de potencial hídrico. Colocando dos sensores a distinta profundidad en el suelo y marcando como valores máximo y mínimo los incluidos en la tabla 2 se obtienen datos que permiten regular el riego en duración e intensidad. Condiciones favorables para infecciones: Para la aplicación de condiciones favorables a infecciones se desarrollaron varios modelos basándonos en la bibliografía existente. Alternaria alternata: Se asignaron puntaciones de 0 a 6 a cada día en relación directa al grado de favorabilidad de las condiciones climáticas registradas (Tabla 3).(Alka Bhatia, 2003) Horas de humedad de hoja (h) 10

Tabla3. Parámetros Alternaria alternata Lluvia (mm) Temperatura media máxima (T) 2.5 28

Temperatura media mínima (T) 20

Dichas puntuaciones fueron empleadas para estimar el grado de desarrollo de la enfermedad y se acumularon diariamente hasta alcanzar un valor crítico, momento en el cual es conveniente aplicar un tratamiento. Basándonos en la bibliografía se estimó el valor crítico en 100. Pseudomonas syringae pv. Actinidae: Para generar un modelo de alertas para la PSA del kiwi se empleó un modelo genérico de desarrollo de enfermedades fitopatológicas adaptado para la bacteriaRef1. El modelo utiliza los datos registrados cada día de humedad de hoja, temperatura, precipitaciones, viento y genera una serie de coeficientes que arrojan un nivel diario de alerta de progresión de la enfermedad.(R.D. Magarey. 2005, M.J. Jegar, 2009) Botrytis cinérea: Al igual que en el caso anterior se empleó la bibliografía existente para construir un modelo de predicción basado el método Broome que divide los días por niveles de riesgo de expansión.(Broome et al. 1995) Araña roja: Para estimar los daños potenciales causados por insectos como araña roja en los cultivos de kiwi se desarrolló una aplicación para contabilizar la acumulación de grados día (GDA).Grados Día (GD) = ((T Max – T min) / 2) - T Umbral. ) utilizando parámetros obtenidos de la bibliografía (Tabla 4). (Brett S. Nietschke, 2007) Tabla 4. Parámetros Tetranychus urticae Insecto

T Umbral

GDA Huevo - Adulto

GDA Huevo Ovoposición

Araña roja (Tetranychus urticae)

144.5

169.8

A través de este recuento se obtuvo el número de generaciones por unidad de tiempo, se generó un gráfico de la evolución de las poblaciones y se asignaron niveles de riesgo con el fin de mejorar los calendarios de fumigación.

130

•

Horas de frio: Mediante la plataforma se registran las horas de frío (horas a Tª < 7ºC) acumuladas por el cultivo y se comparan con los requerimientos de nuestra base de datos (Tabla 5) para una buena floración de la variedad Hayward. De este modo se obtendrá una predicción de la cosecha en términos de calidad y cantidad.( Clint Wall 2008.). Tabla 5. Horas de frío Actinidia deliciosa. Especie Mínimo horas frío 600 Actinidia deliciosa

•

Máximo horas frío 1100

Calculadora de abonado de conservación: Empleando la base de datos de composición minerológica de frutos del United State Departament of Agrigultura (USDA) se creó una calculadora para obtener un valor aproximado de la cantidad de fertilizante necesario para mantener la fertilizad del suelo. La aplicación emplea la producción de fruto en kg/ha para calcular los kg de nitrógeno, fósforo y potasio que deben añadirse en forma de abono.

Resultados y Discusión. Aplicando la tecnología del sistema Innoamb se llevó a cabo una simulación con datos reales del sistema de apoyo a la toma de decisiones para una plantación de kiwi. El sistema de alerta permitió detectar en tiempo real factores climáticos peligrosos para el cultivo y actuar en consecuencia. Los modelos predictivos de enfermedades adaptados a Actinidia deliciosa lograron optimizar los tratamientos, reduciendo los costes y los daños. • Se logró establecer un calendario de fumigación para Alternaria alternata.

Figura 1. Desarrollo de Alternaria alternata. •

El modelo de predicción de riesgo de expansión de Pseudomonas syringae pv. Actinidiae identificó los días con mayor riesgo de expansión.

Figura 2. Nivel de riesgo PSA. •

Se consiguió establecer el número de generaciones anuales para Tetranychus urticae en 10 durante el periodo comprendido entre abril del año 2012 y abril del año 2013, resultando una ayuda para la administración de los tratamientos.

131

Figura 3. GDA para Araña roja. El modelo de predicción de heladas consiguió predecir con al menos seis horas de antelación la aparición de heladas de radiación. El calculo de horas de frío se estimó en mas de 1400 horas, suficientes para la floración, pero por encima de lo recomendado. Mediante la calculadora de abonado de conservación se logró estimar la dosis de mineral necesario y resultó un método económico para orientar al agricultor sobre la fertilización del cultivo.

Conclusión. La agricultura de precisión es más que una promesa de futuro, es una realidad cada vez más necesaria; las ventajas competitivas que ofrece a los agricultores la monitorización de sus cultivos pueden marcar la diferencia entre la bonanza económica y la ruina de la explotación. La viabilidad del sector agrícola español a largo plazo va ligado a su competitividad y a la calidad de sus productos, por eso podemos afirmar que la mejor manera de asegurar su supervivencia es apostando con fuerza por el avance en I+D que representa el sistema Innoamb.

Bibliografía. FAO Datasheet Actinidia chinensis. In"Ecocrop" http://ecocrop.fao.org/ecocrop/srv/en/dataSheet?id=889. USDA Crop Nutrient Tool, In “USDA” http://plants.usda.gov/npk/main Alka Bhatia, P. D. R. a. L. W. T. (2003). Evaluation of the Alter-Rater Model for Timing of Fungicide Applications for Control of Alternaria Brown Spot of Citrus. Plant disease 87, 1089-1093. Allen, C. C. (1957). A Simplified Equation For Tinimum Temperatura Prediction. Monthly Weather Review 85, 119-120. Brett S. Nietschke, R. D. M., Daniel M. Borchert, Dennis D. Calvin, Edward Jones (2007). A developmental database to support insect phenology models. Crop Protection 26, 1444-1448. Clint Wall, W. D., Robert C. Ebel, Bryan Wilkins,, and Floyd Woods, a. W. F. I. (2008). Vegetative and Floral Chilling Requirements of Four New Kiwi Cultivars of Actinidia chinensis and A. deliciosa. Hortscience 43, 664-647. J.C.Broome, J. T. E., J.J.Marois, B.A.Latorre, J.C.Aviles (1995). Development of an Infection Model for Botrytis Bunch Rot of Grapes Based on Wetness Duration and Temperature. Phytopathology 85, 97-102. M.J.Jegar, P. J., Y.Elad, X.M. Xu (2009). A generic theoretical model for biological control of foliar plant diseases. Journal of Theoretical Biology 256, 201–214. R.D. Magarey, T. B. S., C.L. Thayer (2005). A Simple Generic Infection Model for Foliar Fungus Plant Pathogens. Phytopathology 95, 92-100.

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Aplicación de la Agricultura de Precisión al viñedo: retos y soluciones V. Sáiz-Rubio 1,2 y F. Rovira-Más1,3 1

Agricultural Robotics Laboratory. Universidad Politécnica de Valencia. Camino de Vera, s/n. 46022 – Valencia 2 e-mail: vesairu@upvnet.upv.es; 3e-mail: frovira@dmta.upv.es

Resumen La gran competitividad que envuelve a la viticultura, principalmente impulsada por las campañas agresivas de los países emergentes, hace indispensable el uso de tecnologías avanzadas para que la producción en zonas tradicionales sea viable y sostenible. Entre las posibilidades que ofrece la tecnología actual, el compendio de técnicas aglutinadas bajo el concepto de Agricultura de Precisión es, muy probablemente, el camino más eficaz para impulsar la rentabilidad del viñedo mediterráneo. No obstante, a pesar del gran interés y paulatino incremento en difusión y aceptación de esta metodología, la tasa de implementación en campo por productores locales es excesivamente baja y en la mayoría de los casos nula, quedando relegado su uso a investigadores de centros gubernamentales y universidades. Las razones que justifican esa baja tasa de implementación en campo estriban en su complejidad técnica, la falta de robustez y fiabilidad a largo plazo, una mayor inversión con dudosa amortización, y sobre todo, la gran dificultad de extraer e interpretar datos registrados automáticamente por productores no formados en nuevas tecnologías. Este trabajo analiza los mayores obstáculos que ralentizan la adopción de nuevas tecnologías, y presenta una arquitectura de sistema simplificada que además de aligerar la inversión inicial, pueda diferenciar las faltas de fiabilidad en fallos del sistema de localización y dificultades del sistema de percepción, para así plantear soluciones individualizadas para cada sistema. Finalmente propone la estandarización de información capturada automáticamente a través de mapas de campo bidimensionales representados en el sistema del Plano Tangente Local, con origen seleccionado por el usuario, y cuyo espacio queda fraccionado en celdas regulares dimensionadas por cada productor. Este sistema de almacenar la información fue validado satisfactoriamente en un viñedo tradicional del que se confeccionaron varios mapas de vigor vegetativo que posteriormente se relacionaron con la producción obtenida y con múltiples parámetros indicadores de la calidad de la uva que, en definitiva, proporcionan información clave sobre su potencial enológico. Palabras clave: Agricultura de Precisión; Detección terrestre; GPS; Visión Artificial; Automatización

Precision Agriculture for Vineyards: Challenges and Solutions Abstract The strong competitiveness involved in wine production, mainly driven by the aggressive economic policies led by emergent production areas, leaves the use of advanced technologies as the only resource to make production in traditional areas viable and sustainable. Among the possibilities offered by current technology, the set of techniques known as Precision Agriculture probably provides the most effective way to assure the long-term survival of Mediterranean vineyards. However, despite the great interest and gradual acceptance of this methodology, its actual implementation rate by local producers is too low and in most cases totally absent, relegating its use to government researchers and universities. The main reasons for this low implementation rates are technical complexity, low long-term reliability, additional investment with unsure returns, and especially the intricacies involved in the retrieval and interpretation of field data by producers illiterate in information technologies. This paper introduces a simplified architecture to promote the early adoption of this technology, allowing the decoupling of reliability problems in global positioning errors and local perception failures to

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provide individual solutions to each individual subsystem. Finally, this approach proposes the standardization of crop information through two-dimensional field maps represented in the Local Tangent Plane coordinate system, with a user-selected origin and a working space divided into regular cells of dimensions also chosen by individual producers. This site-specific management system was successfully tested in a traditional vineyard to build vegetation maps, which were eventually related to grape yield and several quality parameters that provided information on the enological potential of the field. Keywords: Precision Agriculture; Site-specific Crop Mapping; GPS; Computer Vision; Automation

Introducción y motivación La filosofía de la Agricultura de Precisión (AP) pretende rentabilizar de manera sistemática las explotaciones agrícolas, reduciendo el consumo de insumos y aumentando la eficiencia dentro de un contexto de agricultura sostenible (Zhang et al., 2002). Sin embargo, la tasa de aplicación de la AP en Europa no es especialmente alta como cabría esperar, y por tanto es necesario preguntarse dónde radica el problema y cuáles son los mejores medios para solucionarlo. En general, se barajan varias hipótesis y razones por las que la tasa de aplicación de la AP en Europa es tan baja. Para una aplicación satisfactoria se han de utilizar las tecnologías adecuadas dentro de una estructura coherente de manejo (Pedersen et al., 2004), pero para llegar hasta ahí, es posible que se requiera una inversión inicial fuerte, siendo esta una razón de peso que crea muchos inconvenientes a la hora de incorporar nuevas tecnologías en el campo, especialmente si se tiene en cuenta que todavía no existen estudios contundentes que demuestren los beneficios económicos derivados de la adopción de esta nueva filosofía. Además, no sólo la inversión inicial puede implicar altos costes, sino que en algunas ocasiones sus procesos de mantenimiento también pueden ser costosos (Pölling et al., 2010). La mayoría de agricultores en el área mediterránea tienen una edad avanzada y se muestran reacios a grandes cambios, impidiendo el paso de una agricultura tradicional a una filosofía más moderna. Sin embargo, la AP puede mejorar la calidad de los cultivos en gran medida y los procesos de manejo suelen ser más eficientes que con otro tipo de agricultura (Pölling et al., 2010). Otra razón a favor de la inserción de tecnologías de AP en cultivos tradicionales es que según estudios socio-económicos, la automatización crea en conjunto más puestos de trabajo de los que destruye (Burks et al., 2008), pensamiento contrario a lo que comúnmente se cree. Pero no todas las parcelas son susceptibles de adoptar la AP de manera inmediata. Los factores habituales que indican la buena predisposición de una explotación para adoptar tecnologías vinculadas a la AP son: alta variabilidad intraparcelaria, intensidad de gestión de parcela, producción de cultivos hortícolas, fincas de cultivos extensivos y, sobre todo, una gran superficie de cultivo favorecida por el efecto de las economías de escala. Según Pölling et al. (2010), la agricultura europea no es competitiva en términos de economías de escala, pero existen otros valores que también deben tenerse en cuenta, como el interés de preservar un cierto tipo de agricultura. Este estudio concluye que los países europeos potencialmente más aptos para la adopción de la AP son los países del oeste y centro de Europa. Por el contrario, los países de la costa Mediterránea tienen un potencial de adopción de AP medio o bajo. La voluntad para aplicar tecnologías de AP a los cultivos no es suficiente, ya que es necesaria la colaboración de especialistas en múltiples disciplinas –ingenieros, patólogos, economistas, y especialistas en fitotecnia– para poder llevarla a cabo (Burks et al., 2008). Esta investigación analiza la aplicación de técnicas de AP sobre el cultivo de la vid en la región mediterránea. A pesar de que Burks et el. (2008) enuncian el gran potencial que presenta la AP para la fruticultura, Pölling et al. (2010) consideran que la costa mediterránea tiene un potencial bajo para estas tecnologías. Aparentemente, la solución pasa por dar un servicio personalizado a los productores

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que mejore su gestión y solvente los problemas de cada viñedo de forma efectiva, ya que los vinos españoles tienen la suficiente categoría para competir a nivel mundial. Una de las primeras medidas a adoptar es la simplificación de de los sistemas, construyendo arquitecturas más asequibles tanto a nivel económico como operacional. En parcelas pequeñas con espacios y recursos limitados hay que buscar alternativas para que la aplicación de la AP no suponga esfuerzos inalcanzables para el viticultor (Sáiz-Rubio y Rovira-Más, 2012a). Por otra parte, es conveniente aumentar la autonomía del productor para evitar su dependencia de fuentes externas de información, ya que estas fuentes no siempre están disponibles cuando se requiere y suelen implicar un coste añadido, como la disuasoria cantidad anual que hay que pagar por suscribirse a la corrección diferencial optimizada del GPS (Bramley, 2009). La fiabilidad de la información proveniente de fuentes externas también debe comprobarse para no incurrir en errores graves. Los fallos en posicionamiento de los receptores GPS (Rovira-Más y Banerjee, 2013) pueden derivar en desviaciones inaceptables que invaliden tratamientos con dosis variable o incluso ocasionar desperfectos en las parcelas.

Propuesta de arquitectura simplificada Arquitectura de sistema e integración en vehículo convencional La mejor alternativa para que un productor tenga un control completo sobre su sistema de AP y no dependa de fuentes externas de información es la técnica de detección terrestre (proximal sensing). El estudio comparativo de tres posiciones diferentes de un sensor óptico (cámara digital) sobre un tractor convencional para detección terrestre (Sáiz-Rubio y Rovira-Más, 2012b) llevó a la conclusión de que montando el sensor óptico en un brazo telescópico acoplado a la cabina del tractor y visionando cenitalmente la hilera de viñas y el suelo, pueden evitarse incómodas estructuras que son necesarias en otras posiciones y dificultan la realización física del sistema de percepción. El montaje realizado sobre el vehículo, y un prototipo de su posible versión comercial pueden apreciarse en la figura 1.

a b Figura 1. Sistema de detección terrestre con sensor de percepción sobre brazo telescópico: montaje básico (a) y posible versión comercial (b).

El montaje propuesto para evaluar e intentar solucionar algunos problemas recurrentes en tecnologías de AP se llevó a cabo sobre un tractor convencional de 66 kW de potencia, que lleva incorporado un sistema de posicionamiento GPS StarFire iTC (Deere & Co., Moline, IL, EEUU). Al tractor se le acopló un brazo telescópico de aluminio como elemento portante del sensor de percepción (cámara JAI CM-140GE-UV, JAI, Copenhague, Dinamarca). Durante las pruebas de campo, a la cámara

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digital se le acoplaron varios filtros ópticos centrados en diferentes bandas espectrales (ultravioleta, azul, verde, rojo e infrarrojo) y cuatro lentes con distancias focales de 6 mm, 8 mm, 12 mm y 25 mm, realizándose multitud de combinaciones hasta llegar a la percepción óptima para el sistema simplificado que se propone. Esta arquitectura básica se podría sofisticar para aumentar la capacidad perceptiva del vehículo, haciéndolo más "inteligente". Para ello, pueden añadirse cámaras multiespectrales o hiperespectrales, cámaras térmicas (infrarrojo térmico), o estereoscópicas. Sin embargo, esta ampliación del sistema perceptual iría en detrimento del coste, facilidad de manejo, complejidad del sistema y posibilidad de fallo.

Metodología para la gestión de datos: mapas de cultivo El proceso de construcción de los mapas de cultivo comienza por la adquisición de información, que puede obtenerse de manera automatizada con un sistema de percepción-localización como el propuesto en la figura 1, o bien mediante muestreo manual; los mapas de cultivo admiten ambas maneras de obtener la información sin perder la compatibilidad entre ellos. El sistema montado en el tractor (figura 1) fue capaz de generar mapas de vigor vegetativo (figura 2) y mapas de altura de manera automática, utilizando para ello la cámara digital sincronizada con el receptor GPS. Los mapas están compuestos por celdas cuadradas de dimensiones elegidas por el usuario, en este caso 4 m, y que se rellenan con la información de cultivo a estudiar, por ejemplo la distribución espacial de la vegetación en la vid de la figura 2. La transformación de coordenadas y el proceso que detalla cómo rellenar las celdas se puede consultar en Sáiz-Rubio y Rovira-Más (2013). Existen multitud de parámetros que, a pesar de su alto interés agronómico, todavía no pueden registrarse de manera automatizada y por tanto sólo pueden obtenerse mediante el muestreo manual, como por ejemplo las propiedades del suelo, la madurez fenólica de la uva, o la acidez y el contenido en azúcar del mosto. El mapa de la figura 3 muestra un ejemplo de este tipo, ya que la distribución del pH del mosto de la uva se midió en el laboratorio tras extraer una muestra representativa de cada celda, previamente localizada con el GPS.

Figura 2. Mapa de cultivo representando la cantidad de vegetación en un viñedo.

Figura 3. Mapa de cultivo que muestra la distribución del pH del mosto en el viñedo anterior.

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Los mapas de las figuras 2 y 3 pertenecen a la misma parcela, y según la metodología propuesta conservan un único origen y los mismos ejes, pudiéndose comprobar una relación inversa entre cantidad de vegetación y pH con independencia del método seguido para registrar la información de campo. La compatibilidad entre mapas permite extraer conclusiones importantes para el viticultor, así, en este caso, al estar el pH relacionado con la acidez del mosto, si se añade el mapa de azúcares (alcohol potencial de un vino), se puede estimar el potencial enológico de una parcela con gran precisión, lo que finalmente llevaría a la recolección escalonada para conseguir un vino exclusivo y de propiedades bien definidas y documentadas.

Resultados y Discusión Retos para el sistema de percepción

Algunos sistemas de monitorización requieren grandes estructuras acopladas al vehículo para conseguir una buena segmentación de la vegetación. La segmentación dinámica propuesta por SáizRubio y Rovira-Más (2012a) evita la necesidad de pantallas sujetas a los vehículos que dificultan mucho la navegación entre árboles. El algoritmo se fundamenta en la distribución de píxeles en las imágenes tras su alteración mediante filtros ópticos centrados en las bandas NIR-rojo. Para determinar el nivel de gris umbral que discrimina los píxeles pertenecientes a la vegetación del resto, y así estimar variaciones en vegetación, se introducen los conceptos de gradiente y curvatura. Esta manera de cuantificar variaciones de vegetación encuentra dificultades con suelos de alta reflectancia (arcillosos) cuando el sol incide verticalmente (horas centrales), situación que hace que algunos píxeles correspondientes al suelo sean clasificados como vegetación. Para paliar este error, el sistema debe ampliarse con otras bandas espectrales o analizando textura y color.

Retos para el sistema de localización global

El sistema de localización GPS es susceptible de múltiples errores: atmosféricos, reflexiones (multipath), reloj, ruido electrónico, bloqueo de antena por árboles, etc. Aunque algunos pueden evitarse con la corrección diferencial, poco puede hacerse frente a reflexiones o bloqueos de señal, y por tanto deben tomarse medidas para atenuar su efecto. El protocolo de actuación propuesto por Rovira-Más y Banerjee (2013) mejora la robustez de los mensajes GPS a través del análisis individualizado de los campos que forman el código NMEA, fortaleciendo el cálculo de velocidad y orientación mediante la combinación de mensajes GPGGA y GPVTG. El mayor reto al que se enfrenta este sistema es el impacto que causa sobre el resto de sistemas al ralentizar el procesado de toda la información cuando la señal se debilita en exceso o los satélites se sitúan de manera muy desfavorable.

Retos para el sistema de gestión de información mediante mapas de cultivo

Debido a la ingente cantidad de datos proporcionados por los sensores, es necesario simplificar su manejo para gestionarlos de manera óptima (Zhang et al., 2002). Los sensores de adquisición automática de información y alta frecuencia de muestreo tienden a generar un exceso de datos redundantes; por otra parte, los sensores de muestreo manual suelen llevar a un defecto de información debido a la laboriosidad de su manejo. Los mapas de cultivo propuestos permiten compatibilizar todo tipo de información, pero el reto consiste en determinar el tamaño de celda óptimo para no perder la precisión conseguida con los muestreos automatizados sin hacer prohibitivo el uso de los manuales. En este aspecto, la selección de los parámetros fundamentales a representar en mapas es clave para llegar a conclusiones válidas. A la hora de fijar la resolución de los mapas debe tenerse en cuenta la resolución de mapas provenientes de anteriores campañas, ya que la inclusión de series históricas en los modelos predictivos es decisiva para su validación y generalización.

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Conclusiones La simplificación de los sistemas de AP propuesta en este trabajo facilita su aplicación en campo, haciendo esta tecnología más asequible para productores del sur de Europa. La predicción de la cantidad y calidad de uva en fases tempranas mediante técnicas no invasivas y accesibles constituye un objetivo vital para la viticultura. La arquitectura propuesta y la metodología para confeccionar mapas de cultivo aportan varias soluciones encaminadas a cumplir ese objetivo tan importante. Aunque en fase embrionaria, el sistema propuesto ha podido registrar gran variedad de mapas que se traducen en varios modelos predictivos. Para que se pueda avanzar en esta dirección, hay que robustecer el procesado de imágenes y su posicionamiento, así como desarrollar métodos que permitan adquirir información de parcela de manera automatizada para parámetros agronómicos que hoy en día sólo pueden medirse por muestreo manual. Finalmente, lo deseable sería poder llegar a un prototipo comercial y poner toda la tecnología en marcha para que los propios usuarios fueran los diseñadores finales de una metodología que aspira a hacer la producción vinícola mediterránea, en especial la española, más competitiva a nivel internacional.

Agradecimientos Los autores agradecen a la multinacional Edmund Optics por su ayuda en material a través del premio Edmund Optics Research Award en la edición de 2011, así como a los patrocinadores del premio europeo Farming by satellite en la edición de 2012 por su ayuda en la difusión de esta investigación. También merecen especial mención los productores Luis Gil-Orozco Esteve y Miguel Ricau Ibáñez por facilitar sus parcelas para realizar los ensayos de esta investigación.

Bibliografía Bramley, R.G.V. (2009). Lessons from nearly 20 years of Precision Agriculture research, development, and adoption as a guide to its appropriate application. Crop & Pasture Science 60 (3), 197-217. Burks, T.F., Schmoldt, D.L., and Steiner, J.J. (2008). U.S. Specialty Crops at a Crossroad: Hi-tech or else? Resource: Engineering & Technology for a Sustainable World 15 (6), 5-6. Pedersen, S.M., Fountas, S., Blackmore, S.B., Gylling, M., and Pedersen, J.L. (2004). Adoption and Perspective of Precision Farming in Denmark. Acta Scandinavia Section B. Soil and Plant Science 54 (1), 2-8. Pölling, B., Herold, L., Volgmann, A., Wurbs, A., and Werner, A. (2010). Assessing the potential use of Precision Farming - Technologies in the EU. Proceedings of the international conference on agricultural engineering, AgEng, Clermont-Ferrand, France, 6–8. September 2010. Rovira-Más, F., and Banerjee, R. (2013). GPS data conditioning for enhancing reliability of automated off-road vehicles. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering 227(4), 78-92. Sáiz-Rubio, V., and Rovira-Más, F. (2012a). Dynamic Segmentation to Estimate Vine Vigor from Ground Images. Spanish Journal of Agricultural Research (SJAR) 10 (3), 596-604. Sáiz-Rubio, V., and Rovira-Más, F. (2012b). Comparative study of architectures for automatic sensing of vine vigor. Actas de la Conferencia paralela en la CIGR-AgEng 2012: ATOE (Automation Technologies for off-road equipment) ISBN: 978-84-615-9654-6. Sáiz-Rubio, V., and Rovira-Más, F. (2013). Proximal sensing mapping method to generate field maps in vineyards. CIGR Journa 16(2), páginas a determinar. Zhang, N., Wang, M., and Wang, N. (2002). Precision Agriculture - a worldwide overview. Computers and Electronics in Agriculture 36, 113-132.

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Influencia del riego en las células tánicas del hollejo de Vitis vinifera L. cv Tempranillo T. Ayuso1, M.L. Urbano1, E. Valdés2, D. Uriarte1, D. Moreno2, E. Giraldo2 y M.V. Alarcón1* 1

Centro de Investigación Agraria La Orden-Valdesequera. Gobierno de Extremadura. Badajoz. *mariavictoria.alarcon@juntaextremadura.net 2 Instituto Tecnológico Agroalimentario (INTAEX). Gobierno de Extremadura. Badajoz.

Resumen La localización y el estado de polimerización de los compuestos fenólicos en la piel de la uva está muy relacionado con las reacciones que se producen a lo largo de la maduración del fruto. El estudio de los cambios que ocurren en la uva a nivel celular es esencial para poder dirigir mejor el proceso de difusión de los pigmentos en la vinificación. El objetivo de este estudio es conocer la influencia del riego en la evolución y cuantificación de las células tánicas del hollejo de la uva ‘Tempranillo’ durante de la maduración. El estudio se efectuó en un viñedo experimental situado en el Centro de Investigación Agraria La Orden-Valdesequera (GOBEX) durante la campaña 2011. Se estableció un ensayo con dos tratamientos: un secano (C) no regado y un riego máximo (R) aplicando el 100% de la Evapotranspiración del cultivo (ETc). Las secciones transversales de bayas recolectadas a lo largo del proceso de maduración (ocho muestreos) se fijaron en una solución de formalina, ácido acético y sulfato ferroso que proporciona una coloración oscura a los taninos. Posteriormente, las secciones se incluyeron en parafina y se obtuvieron cortes de (12 μm) que se tiñeron con floroglucinol-HCl. En los hollejos, se han diferenciado células sin compuestos fenólicos (sin coloración) y células que contienen compuestos fenólicos (células tánicas), las cuales se han clasificado en: (a) células con coloración uniforme, (b) con gránulos finos homogéneamente distribuidos, (c) con pequeñas inclusiones esféricas unidas al tonoplasto o libres en la vacuola y (d) con grandes inclusiones, estudiándose el efecto de la maduración y del riego en la evolución del número (%) de las distintas células. A medida que avanza la maduración se ha observado, en ambos tratamientos, una disminución en el número de células del tipo b y un aumento de las del tipo d. Respecto a la incidencia del riego, en vendimia (115 dpf) se observó un porcentaje significativamente menor tanto del número de células sin coloración como de células con grandes inclusiones (d) y un porcentaje mayor de células con coloración uniforme (a), lo que indica que el riego influye en la cantidad y distribución de las células del hollejo. Palabras clave: hollejo, histoquímica, polifenoles.

Influence of irrigation on tannic cells from the skin of Vitis vinifera L. cv Tempranillo during maturation Abstract The localisation and shape of phenolic compounds in grape skin are influenced by reactions during grape maturation. The study of changes that occur in grape cells is essential to understand the pigment diffusion process in winemaking. The target of this study was to determine the influence of irrigation on the evolution of tannic cells in grape skins 'Tempranillo' during ripening. The study was carried out in an experimental vineyard located in the Research Centre La Orden-Valdesequera during campaign 2011. Treatments consisted of: non-irrigated vines (C) and a full irrigation treatment to cover 100% of crop water needs throughout the campaign (R). Cross-sections of berries collected at several stages of grape ripening were fixed in a solution of formalin, acetic acid and ferrous sulfate which provides a dark coloring to tannins. Samples were included on paraffin and sections of 12 μm were obtained. Then, sections were stained with phloroglucinol-HCl. In the grape skins, it has been distinguished two main kinds of cells: cells without phenolic compounds (without colour) and cells containing phenolic compounds (tannic cells). According to the polymerization degree of these tannic compounds cells have been classified into: (a) with uniform coloring; (b) cells with fine granules evenly distributed; (c) with small spherical inclusions united to the tonoplast or free in the vacuole, and (d) with large inclusions. We studied the effect of maturation and irrigation in the percentage of the different cells of the skin. During maturation it has been observed a decrease in the number of cells of the type b and an increase in the type d, in both treatments. Regarding the treatments, it was noted that at vintage (115 dpf), the irrigation produced a percentage significantly smaller of both cell types without coloration and with large inclusions, and a higher percentage of cells with uniform coloration. This indicates that irrigation influences the amount and distribution of the cells of the skin. Keywords: grape skin, histochemical, phenolic compounds.

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Introducción y/o Justificación Existen numerosos factores que influyen sobre la productividad de un viñedo y la composición de la uva que son determinantes para obtener uvas y vinos de buena calidad. Las relaciones hídricas y las relaciones fuente-sumidero de las cepas juegan un papel fundamental. El riego del cultivo, no sólo actúa como regulador de la calidad del fruto y como consecuencia del vino, sino también como factor principal que limita la productividad (Williams y Mathews, 1990; Jackson y Lombard, 1993). Durante la maduración de las uvas, los factores ambientales y las reacciones enzimáticas promueven cambios que afectan a la composición y a la estructura de los azúcares y fenoles. La disponibilidad de agua altera la composición química del fruto activando rutas metabólicas especificas (Castellarín et al., 2007), y controlando el tamaño de la baya (Roby et al., 2004). La influencia del riego ha sido estudiada en el crecimiento y morfología del fruto, sobre su efecto en la evolución de los metabolitos y en la fisiología de la planta (Ribereau-Gayon y Stonestreet, 1975; Hardie y Considine, 1976; Mathews et al., 1987; Coombe, 1995; Considine y Knox, 1979; Ollat et al., 2002; Ojeda et al., 2002; Valdés et al., 2009; Sofo et al., 2012). Sin embargo, no se ha estudiado en profundidad el efecto del riego en la distribución celular de los compuestos fenólicos del hollejo. Los estudios histológicos permiten determinar la localización celular y cuantificación de estos compuestos en el hollejo, así como la evolución celular durante la maduración. El análisis de imagen como herramienta para la cuantificación de compuestos fenólicos en la baya se ha utilizado con éxito en diversos estudios (Amrani Joutei et al., 1994; Chevalier et al., 2003; Soukupová y Albrechtová, 2003; Cadot et al., 2011). La piel de la uva está constituida por tres capas superpuestas: la cutícula externa, es una fina y continua capa cubierta de ceras epicuticulares (Considine y Knox, 1979; Casado y Heredia, 2001); la epidermis formada por uno o dos estratos celulares y la hipodermis, la más cercana a la pulpa, y que se compone de varias capas de células cuyo número varía según el cultivar (Hardie y O’brien, 1996; Lúquez y Fomento, 2002; Santesteban et al., 2011; Sofo et al., 2012) y que contienen la mayoría de los fenoles en la piel de la uva (Lecas y Brillouet, 1994; Chevalier et al., 2003). En el hollejo, estos compuestos pueden encontrarse como fenoles de la pared celular unidos a polisacáridos y como fenoles no situados en la pared celular, bien confinados en las vacuolas de las células vegetales y/o asociados al núcleo celular (Pinelo et al., 2006). Se han realizado pocos estudios sobre la localización de los compuestos fenólicos en el hollejo. Amrani Joutei et al. (1994) determinaron compuestos fenólicos libres en la solución vacuolar en forma de gránulos, unidos a proteínas de la cara interna del tonoplasto y unidos a polisacáridos de la pared celular. Recientemente, en los hollejos de ‘Cabernet Franc’ (Cadot et al., 2011) y ‘Tempranillo’ (Ayuso et al., 2012), se han caracterizado cinco tipos de células según la distribución, forma y tamaño de las granulaciones de los compuestos fenólicos: células sin ningún tipo de precipitados o granulaciones en la vacuola; células con densas granulaciones uniformes en la vacuola (tipo a); células con finas granulaciones distribuidas uniformemente en la vacuola (tipo b), células con pequeñas inclusiones esféricas (tipo c) y células con inclusiones grandes y redondeadas ocupando gran parte de la vacuola (tipo d). El objetivo de este estudio es conocer la influencia del riego en los tipos de células que forman el hollejo de ‘Tempranillo’, en su distribución y cuantificación, así como en su evolución durante la maduración del fruto.

Material y Métodos El material vegetal ‘Tempranillo’ procede de una parcela experimental situada en el Centro de Investigación Agraria La Orden-Valdesequera (Badajoz. Gobierno de Extremadura), plantada en 2001 sobre patrón R-110 y con un marco de plantación 2,5x1,2 m. El estudio se realizó en la campaña 2011 y el diseño experimental constó de dos tratamientos: un secano (C) no regado y un riego máximo (R) aplicando el 100% de la Evapotranspiración del cultivo (ETc), determinada mediante un lisímetro de pesada situado en la misma parcela experimental (Picón et al., 2012). Este tratamiento se mantuvo

140

durante toda la campaña con valores de potencial hídrico de tallo en torno a –0.5MPa (valor de inicio del riego), lo que garantizó ausencia de estrés para este tratamiento y por tanto, desarrollo sin limitaciones hídricas (Williams 2001). A lo largo del ciclo de maduración se muestrearon bayas de racimos con orientación Sur. En el laboratorio se seleccionaron 40-50 bayas de tamaño medio por tratamiento. Los frutos se cortaron transversalmente con una cuchilla en tres secciones dejando las semillas en la zona central, de la cual se separaron secciones triangulares de aproximadamente 20 mm 2. Estas piezas se fijaron en una solución de fomalina, ácido acético y sulfato de hierro que proporciona una coloración azul oscura o verdosa a los taninos (Johansen, 1940; Reeve, 1958; Amrain-Joutei et al., 1994; Fontes et al., 2011). La penetración del fijador se facilitó por infiltración en vacío (1h, 4ºC) y, tras incluir las muestras en parafina /TBA, se obtuvieron secciones transversales (12 m) con un microtomo de rotación (Leica). Para la caracterización y cuantificación (%) de los tipos celulares del hollejo, se procedió a una tinción adicional con floroglucinol-HCl (Sigma). Las medidas (3 secciones en 5 frutos) se realizaron por observación directa de microfotografías obtenidas con un microscopio con cámara digital (E-50i, D.S. Nikon) mediante un software de análisis de imagen (NIS-Elements, Nikon). Los datos se analizaron con el programa SPSS v 13.0. La comparación entre los diferentes tipos celulares se realizó mediante una ANOVA y Test HDS de Tukey (p<0,05). La comparación entre los tratamientos para una misma fecha se realizó mediante t de Student para muestras independientes (p<0.05).

Resultados y Discusión Los datos climáticos relativos a 2011 muestran una campaña muy lluviosa y temperaturas primaverales elevadas que fueron suavizándose en el periodo post-envero. Durante el periodo vegetativo (Marzo-Septiembre) la precipitación registrada fue de más de 200 mm, lo que retrasó el inicio de los riegos cuando las uvas presentaban un estado fenológico de tamaño guisante. Esto supuso una campaña de riego más corta (112 días) con un total de 485 mm de agua de riego (Tabla 1). Tabla 1. Datos climáticos de la campaña 2011 Marzo - Septiembre 2011

Máx.

Mín.

Med.

Máx.

Mín.

Radiación (W/m2) Med.

27,35

13,08

20,22

86,46

34,16

154,53

Temperatura (ºC)

Humedad Relativa (%)

Precipitación Eto (mm) (mm) 216,60

1100,62

Las bayas se muestrearon a distintos días post-floración (dpf), efectuándose el primer muestreo el día 18 dpf, hasta sobremaduración (121 dpf). La vendimia se efectúo cuando las bayas alcanzaron los 24ºBrix, conforme al criterio seguido habitualmente en la zona, y tuvo lugar a los 115 dpf para ambos tratamientos. El estudio de secciones transversales del hollejo de ‘Tempranillo’ (Figura 1) muestra que está formado por una capa de células epidérmicas pequeñas, parenquimáticas e isiodiamétricas, recubierta externamente por una fina cutícula. Estas células muestran su cara tangencial externa más gruesa y contienen vacuolas con precipitados fenólicos. La hipodermis está constituida por 8-10 estratos de células colenquimáticas, aplanadas y alargadas longitudinalmente. Las más próximas a la epidermis son más alargadas que las que se sitúan internamente, cerca del mesocarpo externo, que son más redondeadas. Las células que forman el hollejo contienen vacuolas con o sin granulaciones densas (Cadot et al., 2011; Ayuso et al 2012), observándose células sin estos compuestos entre células que si los contienen. Durante la maduración se producen pequeños cambios en el tamaño y forma de las

141

células del hollejo: las células epidérmicas se expanden radial y tangencialmente, mientras que las células hipodérmicas sólo se expanden radialmente (Figura 1). Las células que forman el hollejo se distribuyen en: las células con grandes inclusiones esféricas (tipo d), que, al microscopio, aparecen como gotitas refractivas, se localizan en la epidermis y en las dos o tres primeras capas de hipodermis. En las restantes capas interiores hipodérmicas se distribuyen las demás clases de células, de forma que en una misma capa pueden encontrarse células que contienen compuestos fenólicos (masas densas amorfas (tipo a), precipitados granulares finos (tipo b) y gránulos esféricos de mayor tamaño (tipo c) fuertemente enlazados al tonoplasto formando un depósito continuo o en forma de unidades granulares separadas) y células sin fenoles (Figura 1).

Figura 1. Microfotografías de secciones de hollejo en cuatro momentos del desarrollo y maduración de la uva del tratamiento C (no regado) y del tratamiento R (100% regado): C1:45; C2:87, C3:94 y C4:115 dpf; R1:45; R2:87, R3:94 y R4:115 dpf. (Barra: 100 m).

En relación a la evolución y cuantificación (%) de los distintos tipos de células durante la maduración (Tabla 2) se observa que las células sin compuestos fenólicos, mayoritarias en ambos tratamientos (2236%), disminuyen de forma significativa durante la maduración y en vendimia, el riego produce un menor porcentaje de estas células. Respecto a las células tánicas, las células con coloración uniforme (a) son las más abundantes (2133%) y no varían significativamente durante la maduración, pero en vendimia el riego aumenta el porcentaje de estas células frente al secano (Figura 1, C4 vs R4). Las células con gránulos finos (b) (entre 5-13%) no muestran diferencias significativas entre tratamientos aunque el riego produce una disminución significativa entre los 18-45 dpf (Figura 1, C1 y R1). Las células con inclusiones esféricas pequeñas (c) (15-32%), aumentan significativamente durante los dos primeros muestreos siendo menos abundantes significativamente en el tratamiento regado (R). Y por último, las células que contienen grandes inclusiones (3-18%), muestran una tendencia general a aumentar durante la maduración. En ambos tratamientos se observa que entre los 18 y 65 dpf el porcentaje de estas células es muy bajo para después incrementar significativamente. En vendimia, el riego produce menos células de este tipo que el secano.

Conclusiones Los resultados de este estudio indican que durante la maduración del hollejo de ‘Tempranillo’ se ha observado una disminución en el número de células del tipo b y un aumento de las del tipo d, independientemente del tratamiento aplicado. En vendimia el riego produjo hollejos con menos células con grandes inclusiones y células sin coloración, pero aumentaron las células con coloración uniforme. Obtener hollejos con menos células de tipo d, localizadas en la epidermis y primeras capas de hipodermis, podría suponer que estas pieles aportarían a los vinos menos fenoles durante el proceso de

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vinificación, que podría influir en su calidad. Esta aproximación debería reforzarse combinando los análisis histoquímicos y bioquímicos. Tabla 2. Tipología de las células del hollejo (en %) por tratamiento (secano (C) y riego (R)) en los diferentes muestreos durante el desarrollo y maduración. Los valores representan la media de 100 células medidas en 15 secciones (n=5 frutos). Tipos de células (%) Tratamiento

C (no regado)

R (100% regado)

Fecha muestreo

Días postfloración (dpf)

Ausencia de coloración

Coloración Uniforme (Tipo a)

Gránulos Finos (Tipo b)

Inclusiones esféricas pequeñas (Tipo c)

26-may 22-jun 12-jul 3-ago 10-ago 18-ago 31-ago 6-sep 26-may 22-jun 12-jul 3-ago 10-ago 18-ago 31-ago 6-sep

36,71 b

27,33 ab

12,06 b

19,54 a*

4,53 a

32,37 ab

31,43 b

8,89 ab

24,21 ab*

2,98 a

25,01 a*

32,79 b

8,06 ab

29,23 b

4,07 a

30,64 ab

25,41 ab

8,89 ab

25,66 ab

10,21 b

25,27 a

28,27 ab

5,64 a

32,29 b

11,73 b

Inclusiones grandes (Tipo d)

102

26,20 a

26,64 ab

6,18 a

24,57 ab

16,40 c

115†

28,53 ab*

21,49 a*

6,15 a

24,06 ab

19,88 c*

121

23,71 a

25,42 ab

6,07 a

26,56 ab

18,25 c

35,56 c

30,01 ab

13,86 b

15,94 a*

4,61 a

34,61 bc

36,64 b

8,63 a

16,52 a*

3,58 a

30,84 abc*

30,21 ab

6,84 a

29,36 bc

2,75 a

25,28 abc

30,82 ab

8,29 a

27,29 bc

8,31 b

25,04 ab

28,27 ab

5,64 a

32,29 c

8,73 b

102

32,08 abc

23,64 a

5,82 a

22,17 ab

16,27 c

115†

22,16 a*

33,08 ab*

4,38 a

24,61 abc

15,75 c*

121

24,16 a

24,66 a

6,97 a

27,92 bc

16,25 c

ANOVA. Test HDS de Tukey p<0,05. Por tratamiento, letras diferentes indican diferencias significativas. († Vendimia). (* Diferencias significativas entre tratamientos en el mismo momento de muestreo, t de Student p<0,05).

Agradecimientos Esta investigación ha sido financiada por la ayuda TEC09040, el proyecto IB10049 y la ayuda a grupos de investigación GR10130 del Gobierno de Extremadura y por el Fondo Social Europeo.

Bibliografía Amrani Joutei, K., Glories, Y., and Mercier, M. (1994). Localisation des tanins dans la pellicule de baie de raisin. Vitis 33, 133-138. Ayuso, T., Moreno-Alías, I., Valdés, M. E., Uriarte, D., Moreno, D., Giraldo, E., Prieto, M. H., and Alarcón, M. V. (2012). Estudio histológico de la distribución de los compuestos fenólicos en la piel de Vitis vinifera cv Tempranillo. In "XIII Congreso Nacional de Ciencias Hortícolas", Almería (España). Cadot, Y., Chevalier, M., and Barbeau, G. (2011). Evolution of the localisation and composition of phenolics in grape skin between veraison andmaturity in relation to water availability and some climatic conditions. Journal of the Science of Food and Agriculture 54, 9206-9215. Casado, C. G., and Heredia, A. (2001). Ultrastructure of the cuticle during growth of the grape berry (Vitis Vinifera). Physiologia Plantarum 111, 220-224. Castellarín, S. D., Matthews, M. A., Gaspero, G., and Gambetta, G. A. (2007). Water deficits accelerate ripening and induce changes in gene expression regulating flavonoid biosynthesis in grape berries Planta 227, 101-112.

143

Considine, J. A., and Knox, R. B. (1979). Development and Histochemistry of the Cells, Cell Walls, and Cuticle of the Dermal System of Fruit of the Grape, Vitis vinifera L. Protoplasma 99, 347--365. Coombe, B. G. (1995). Adoption of a system for identifying grapevine growth stages. Australian journal of Grape and Wine Research 1, 100-110. Chevalier, M., Perrochon, E., Clement, A., Dubot, A., Tellier, M., Cadot, Y., and Barbeau, G. (2003). Use of image analysis for the study of phenolic compounds of the grape berry skin (vitis vinifera l., cv cabernet franc) Journal International des Science de la Vigne et du Vin 37, 61-65. Fontes, N., Gerós, H., and Delrot, S. (2011). Grape berry vacuole: acomplex and heterogeneous membrane system specialized in the accumulation of solutes. American Journal of Enology and Viticulture 62, 270. Hardie, W. J., and Considine, J. A. (1976). Response of grapes to water deficit stress in particular stages of development. American Journal of Enology and Viticulture 27, 55-61. Hardie, W. J., and O´brien, T. P. (1996). Morphology, anatomy and development of the pericarp after anthesis in grape, Vitis vinifera L. Australian Journal of Grape and Wine Research 2, 97-142. Jackson, D. I., and Lombard, P. B. (1993). Enviromental and mangement practices affecting grape composition and wine quality. American Journal of Enology and Viticulture 44, 409-430. Johansen, D. A. (1940). "Plant microtechnique," New York. Lecas, M., and Brillouet, J. M. (1994). Cell wall composition of grape berry skins. Phytochemistry 35, 12411243. Lúquez, C. V., and Formento, J. C. (2002). Flor y fruto de vid (Vitis vinifera L.) Micrografía aplicada a Viticultura y Enología. Rev. FCA UNCuyo. Tomo XXXIV. N° 1. (Revista de la Facultad de Ciencias Agrarias), 109-122. Matthews, M. A., Anderson, M. M., and Schultz, H. R. (1987). Phenologic and growth responses to early and late season water deficits in Cabernet franc. Vitis 26, 147-160. Ojeda, H., Andary, C., Kraeva, E., Carbonneau, A. and Deloire, A. (2002). Influence of Pre- and Postveraison Water Deficit on Synthesis and Concentration of Skin Phenolic Compounds during Berry Growth of Vitis vinifera cv. Shiraz. American Journal of Enology and Viticulture 53, 261-267. Ollat, N., Verdin, D. P., Carde, J. P., Barrieu, F., Gaudillere, J. P., and Moing, A. (2002). Revue Bibliographique: Developpement de la Baie de Raisin Journal International des Science de la Vigne et du Vin 36, 109-131. Picón, J., González, V., Uriarte, D., Mancha, L. A., and Testi, L. (2012). Effect of canopy size and water stress over the crop coefficient of a 'Tempranillo' vineyard in south-western Spain. Irrigation Science. Pinelo, M., Arnous, A., and Meyer, A. S. (2006). Upgrading of grape skins: Significance of plant cell-wall structural components and extraction techniques for phenol release. Trends in Food Science & Technology 17, 579-590. Reeve, R. M. (1958). Histological and histochemical changes in developing a ripening peaches. I. the catechol tannins. American Journal Of Botany 46, 210-217. Ribéreau-Gayon, J., and Stonestreet, E. (1975). Le dosage des anthocyanes dans le vins rouge. Bulletin de la Société Chimique de France 9, 26-49. Roby, G., Harbertson, J. F., Adams, D. A., and Matthews, M. A. (2004). Berry size and wine water deficits as factors in winegrape compositions: anthocianins and tannins. Australian Journal of Grape and Wine Research 10, 100-107. Santesteban, L. G., Miranda, C., and Royo, B. (2011). Thinning intensity and water regime affect the impact cluster thinning has on grape quality. Vitis 4, 159-165. Sofo, A., Nuzzo, V., Tataranni, G., Manfra, M., Nisco, M., and Scopa, A. (2012). Berry morphology and composition in irrigated and non-irrigated grapevine. Journal of Plant Physiology 169, 1023-1031. Soukupová, J., and Albrechtová, J. (2003). Image analysis tool for quantification of histochemical detections of phenolic compounds, lignin and peroxidases in needles of norway spruce. Biología Plantarum 46, 596601. Valdés, E., Moreno, D., Gamero, E., Uriarte, D., Prieto, M. H., Manzano, R., Picón, J., and Intrigliolo, D. S. (2009). Effects of cluster thinning and irrigation amount on water realations, growth, yield and fruit and wine composition of tempranillo grapes in Extremadura (Spain). Journal International des Science de la Vigne et du Vin 43, 67-76. Williams, L. E. (2001). Irrigations of winegrapes in California. Practical Winery Nov-Dec, 41-55. Williams, L. E., and Matthews, M. A. (1990). Grapevine. In "Irrigation of agricultural crops" (S. a. Nielsen, ed.), Vol. 30, pp. 1019-1055.

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DiseĂąo, instalaciĂłn y evaluaciĂłn de un sistema solar tĂŠrmico con tubos de vacĂo para suministro de agua a 90 ÂşC !477&8 " &>&77C3 :7.C = &7(A&

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Design, installation and evaluation of a solar thermal system with evacuated tube collectors for water at 90 Â° C Abstract #41&7 *3*7,= (4:1) '* -&73*88*) .3 8*;*7&1 <&=8 3* 4+ 9-* 2489 5742.8.3, *3*7,= +4728 &7* 841&7 (411*(9478 <.9- 9-*72&1 (43;*78.43 <-.(- (&3 '* :8*) 94 -*&9 <&9*7 47 &.7 $-*7* &7* 9<4 (42243 9=5*8 4+ 89&9.43&7= (411*(9478 :8*) .3 841&7 <&9*7 -*&9.3, 8=89*28 +1&9 51&9* (411*(9478 ! 8 &3) 2489 24)*73 *;&(:&9*) 9:'* (411*(9478 $ 8 %8* 4+ 841&7 (411*(9478 .3 &,7.(:19:7&1 574):(9.43 -&8 .3(7*&8*) 4;*7 9-* 1&89 )*(&)*8 ! 8 &7* :8*) .3 2489 (&8*8 $-*.7 '*3*+.98 -4<*;*7 &7* ,7*&91= 7*):(*) <-*3 (43).9.438 '*(42* :3+&;47&'1* ):7.3, (41) (14:)= &3) <.3)= )&=8 3 &)).9.43 ! 8 &7* 349 8:.9&'1* +47 &551.(&9.438 &9 9-* 9*25*7&9:7* 4+ &'4;* E $-* ;&(::2 *3;*145* 4+ $ 8 7*):(*8 (43;*(9.43 &3) (43):(9.43 1488*8 $ 8 (&3 5*7+472 *;*3 .3 (41) <*&9-*7 <-*3 ! 8 5*7+472 54471= ):* 94 -*&9 1488 3 &)).9.43 $ 8 &7* 8:.9&'1* +47 &551.(&9.438 &9 9-* 9*25*7&9:7* 4+ &'4;* E $-.8 89:)= &3&1=>*8 9-* :8* 4+ 841&7 9-*72&1 *3*7,= 8=89*28 <.9- *;&(:&9*) (411*(9478 +47 4'9&.3.3, <&9*7 &'4;* E 47 9-&9 5:7548* <* -&;* (&77.*) 4:9 9-* )*8.,3 .389&11&9.43 &3) *;&1:&9.43 4+ & 841&7 9-*72&1 8=89*2 +47 <&9*7 8:551= &9 E %3)*7 )*+.3*) 9*89 (43).9.438 .3 &)7.) .9 <&8 +4:3) 9-&9 9-* &;*7&,* 5*7+472&3(* .3 9-* (411*(947 (&3 7*&(- +&11.3, 94 .3 9-* .39*7&((:2:1&947 $-* 7*8:198 (4:1) '* :8*+:1 +47 &,74 .3):897.&1 &551.(&9.438 &8 )7=.3, 83:++ (1*&3.3, *6:.52*39 .3 1.;*894(0 ':.1).3,8 <44) )7=.3, *9( *=<47)8 #41&7 (411*(947 *;&(:&9*) 9:'*8 <&9*7 8:551= -.,- 9*25*7&9:7*

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IntroducciĂłn /53' -04 4+45'.#4 65+-+:#&04 1#3# %#-'/5#.+'/50 &' #)6# &'45#%#/ -04 %0-'%503'4 &' 1-#%# 1-#/# Â¤(-#5 1-#5' %0--'%5034 4ÂĽ 9 -04 .;4 .0&'3/04 %0-'%503'4 &' 56$0 &' 7#%>0 Â¤'7#%6#5'& 56$' %0--'%5034 " 4). 4504 56$04 &' 7#%>0 '45;/ %0/(03.#&04 103 &04 56$04 %0/%</53+%04 '/53' -04 %6#-'4 4' *# #41+3#&0 '- #+3' - 640 &' %0-'%503'4 40-#3'4 '/ -# 130&6%%+?/ #)3>%0-# *# #6.'/5#&0 '/ -#4 @-5+.#4 &<%#&#4 65+-+:;/&04' 4 '/ -# .#903># &' -04 %#404 0 0$45#/5' -04 $'/'(+%+04 &' -04 4 4' 3'&6%'/ %0/4+&'3#$-'.'/5' $#,0 %0/&+%+0/'4 &'4(#703#$-'4 %0.0 &>#4 (3>04 /6$0404 0 7'/50404 &'.;4 -04 4 /0 40/ #&'%6#&04 1#3# #1-+%#%+0/'4 %69# 5'.1'3#563# 40$3'1#4' -04 A Â¤ $;>': </&': 9 6'370 -#5?/ 9 #/ 04< '3/;/&': ÂĽ - 7#%=0 &' -04 4 3'&6%' -#4 1'3&+&#4 103 %0/7'%%+?/ 9 %0/&6%%+?/ 16&+'/&0 01'3#3 $#,0 %0/&+%+0/'4 '/ -04 26' -04 4 13'4'/5#/ 6/ 10$3' 3'/&+.+'/50 &'$+&0 # -#4 1<3&+&#4 &' %#-03 Â¤ #-:#3 '03)+'7 "*#/) #/& !#.#)6%*+ ÂĽ &'.;4 -04 4 40/ #&'%6#&04 1#3# #1-+%#%+0/'4 '/ -#4 26' 4' 3'26+'3'/ 5'.1'3#563#4 103 '/%+.# &' D Â¤ 4'/ #&#. 9 #.6'- #3)#-+ '5 #- 06)*#-+ '5 #- ÂĽ / '45' 53#$#,0 4' #/#-+:# -# 65+-+:#%+?/ &' 4+45'.#4 &' '/'3)=# 40-#3 5<3.+%# %0/ %0-'%503'4 &' 7#%=0 1#3# -# 0$5'/%+?/ &' #)6# # D #3# '--0 4' *# --'7#&0 # %#$0 '- &+4'>0 +/45#-#%+?/ 9 '7#-6#%+?/ &' 6/ 4+45'.# 40-#3 5<3.+%0 %0/ 56$04 &' 7#%=0 %0/ 5'%/0-0)=# '#5 +1' 1#3# 46.+/+4530 &' #)6# # D

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Figura 1. InstalaciĂłn experimental de colectores de tubo de vacĂo, en el edificio principal de la Escuela TĂŠcnica Superior de Ingenieros AgrĂłnomos de Madrid. 146

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Fig. 2. Esquema de la instalaciĂłn experimental de colectores de tubo de vacĂo.

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Figura 3. EvoluciĂłn de la temperatura del colector de vacĂo, la temperatura del depĂłsito y la temperatura ambiente en un dĂa tĂpico

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Figura 4. Balance energĂŠtico del sistema

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Influencia de la poda mecánica en la producción y calibre de los frutos de mandarinos ‘Fortune’ B. Martin-Gorriz1, I. Porras Castillo2, A. Torregrosa3

Universidad Politécnica de Cartagena. Área de Ingeniería Agroforestal. Paseo Alfonso XIII, 48. 30203 Cartagena (Murcia). E-Mail: b.martin@upct.es 2 Instituto Murciano de Investigación y Desarrollo Agrario y Alimentario. c/ Mayor s/n. 30150 La Alberca (Murcia). E-mail: ignacio.porras@carm.es 3 Universitat Politècnica de València. Dpto Ingeniería Rural y Agroalimentaria. Valencia (Spain). Camino de Vera s/n. 46022 Valencia. E-mail: torregro@dmta.upv.es

Resumen La poda mecánica en cítricos comenzó a realizarse de forma experimental en los años 50 en USA. En España se realizaron los primeros ensayos en los 80 y actualmente este tipo de poda, utilizada bien sola o bien combinada con poda manual, se emplea de manera habitual en algunas explotaciones, pero es una técnica que no está ampliamente aceptada entre los agricultores, entre otros motivos, por la falta de estudios rigurosos que justifiquen sus posibles ventajas. En este trabajo se ha evaluado el potencial de la poda mecánica combinada con poda manual en un campo de mandarinos ‘Fortune’ situado en Cartagena (España), en un ensayo de dos años de duración en el que se han controlado la producción y el calibre de la fruta como principales variables de estudio. Se utilizó una podadora de discos acoplada al tractor, con la que se podaron los laterales de las filas de los árboles, así como las copas. Se practicaron dos intensidades de poda (T1 y T2), medidas como ancho de calle libre tras el paso de la máquina. Aunque hubo diferencias en cuanto a biomasa y diámetro de las ramas cortadas, entre ambas intensidades de poda, no las hubo en cuanto a producción ni calidad de los frutos. En todos los casos, la poda mecánica fue seguida de un repaso con poda manual. Por otro lado, se combinó la poda mecánica (T), con poda exclusivamente manual (M) a lo largo de los dos años según los tratamientos siguientes (año 1 – año 2): a) M-M, b) T-M, c) M-T, d) T-T. Del análisis de la producción de los dos años se desprende que la mejor combinación se obtuvo con poda mecánica el primer año seguida de poda manual al siguiente (74,74 kg/árbol); con un incremento de producción del 10% respecto a la poda manual los dos años seguidos (67,89 kg/árbol); y la peor combinación se obtuvo con poda mecánica los dos años seguidos (61,88 kg/árbol) con una reducción de un 9% respecto a la poda exclusivamente manual. El calibre de los frutos fue inversamente proporcional a la producción. En todos los tratamientos de poda se alcanzaron los tamaños mínimos requeridos por el comercio. No se encontraron diferencias en calidad interna de la fruta entre los tratamientos de poda. Palabras clave: Poda mecánica; Citrus; Manejo de cultivos; Mandarinos ‘Fortune’.

Influence of mechanical pruning in yield and fruit size of mandarins ‘Fortune’ Abstract Mechanical pruning for citrus started in the USA in the 50s. In Spain, the first trials were done in the 80s, and currently, mechanical pruning, used alone or combined with manual pruning, is being used usually in some farms, but it is a technique that is not widespread between farmers, among other reasons, by the lack of rigorous studies to justify the potential benefits. In this work the potential of mechanical pruning combined with manual pruning has been evaluated in a field of tangerine ‘Fortune’ located in Cartagena (Spain), in a trial of two years, being the control variables: yield, fruit size, fruit quality, biomass pruned, diameter of cut branches and work capacity. A rigid arm disc hedging machine was used, trees were hedged and topped by both sides. Two hedging intensities were tested, measured as the free distance in the drive after pruning. Although there were differences in biomass and diameter of branches cut, between the two hedging intensities, there were not differences in yield and fruit quality. In all the cases, mechanical pruning was followed-up by hand-pruning. On the other hand, mechanical pruning was combined with only hand pruning (M) along the two years according to the following treatments (year 1 - year 2): a) M-M b) T-M, c) M-T, d) T-T. The best treatment in yield was the one with mechanical pruning the first year followed by manual pruning in the next year (74.74 kg / tree), with a production increase of 10% compared to the treatment with two consecutive years of manual pruning (67.89 kg / tree) and the lowest yield was obtained with mechanical pruning during two consecutive years (61.88 kg / tree) with a reduction of 9% compared to the prior treatment. Fruit size was inversely proportional to yield. In any case, the sizes achieved the quality standards required by trade. No differences were found in internal fruit quality between pruning treatments. Keywords: Mechanical pruning; Citrus; crop management; ‘Fortune’ mandarins.

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Introducción La poda más la eliminación de restos de poda consumen del orden la tercera parte de la mano de obra utilizada en el cultivo de los cítricos en España (excluida la recolección), con unas 95 horas anuales por ha (Juste et al., 2000), por lo tanto es una tarea que interesa mecanizar para reducir los costes del cultivo. El triturado mecánico de los restos de poda ha permitido reducir los costes de eliminación de los restos, pero aún falta mucho camino por recorrer en la poda. La poda mecánica no selectiva comenzó a realizarse en cítricos de forma experimental en los años 50 en USA, demostrándose que la poda mecánica complementada con poda manual podía reducir los costes en un 30-50% sin afectar a la producción ni a la calidad (Moore, 1958). En España se realizaron los primeros ensayos en los años 70 - 80 (Ortiz-Cañavate, 1979; Zaragoza, 1980 y 1981). Está comprobado que el año en que se practica la poda mecánica, se reduce la producción, pero si se analiza el efecto de la poda a lo largo de varios años, este efecto adverso se diluye porque el árbol compensa en los años sin poda, la producción perdida en los años de poda mecánica, seguramente debido a la acumulación de reservas y a una mejor iluminación (Rouse et al., 2006; Sauls, 2008; Yildirim et al., 2010; Zaragoza y Alonso, 1980; Mendoça et al., 2008; Kallsen, 2005; Fallahi y Kilby, 1997). En la citricultura valenciana, se le da mucha importancia a las "faldas" de los árboles porque es una zona muy productiva, sin embargo, ensayos realizados de recorte de las mismas (skirting) con prepodadoras, han mostrado que la producción total del árbol no disminuye, y en cambio se facilita la recolección mecánica y se reducen los problemas de contagios por hongos del suelo, además de afectar al microclima del árbol (El-Zeftawi, 1976; Morales y Davies, 2000). Similares resultados encontraron Santarosa et al. (2010), quienes utilizaron la poda combinada con el aclareo para regular el tamaño y vecería de naranjos. Según Sauls (2008) la vecería se puede controlar con la poda mecánica realizando la misma tras un año de baja producción, que se espera sea la antesala de un año muy productivo. Actualmente, la poda mecánica, utilizada bien sola o bien combinada con poda manual, se emplea de manera habitual en algunas explotaciones españolas, pero es una técnica que no está ampliamente aceptada entre los agricultores, entre otros motivos, por la falta de estudios con variedades y formas de cultivo más próximas a las suyas que le permitan valorar con certeza sus posibles ventajas. En este sentido se ha planteado este trabajo, en el que se ha realizado una experiencia de poda mecánica, combinada con poda manual, en una explotación comercial de mandarinos 'Fortune' en la Comunidad Autónoma de la Región de Murcia. Aquí se muestran los resultados de los dos primeros años de ensayos.

Material y Métodos Los ensayos se realizaron en una plantación comercial de mandarinos de la variedad 'Fortune' (Citrus reticulata Blanco) injertada sobre mandarino 'Cleopatra' (Citrus x reshni), de unos 20 años de edad, plantados a 4 x 6 m, con una altura de copa de 3-3,3 m. Los árboles tenían una forma casi rectangular, formando un seto continuo en la dirección de la fila y dejando una calle libre de 0.9-1 m de ancho. La parcela, de 65 ha, estaba situada en el término municipal de Cartagena (Murcia). Para el ensayo se utilizaron 8 filas de 49 árboles cada una, con 196 m de longitud por fila. Se emplearon dos filas por tratamiento. Para realizar la poda mecánica se utilizó una podadora formada por un brazo recto e inclinable provisto de cinco discos de corte, con un motor hidráulico por disco (Industrias David, Yecla, Murcia) acoplada a un Tractor John Deere 2650 F. La máquina sólo podía cortar un lateral o media copa de la fila en cada pase. Se podaron los laterales de las filas de los árboles, así como las copas (4 pases por fila). Se practicaron dos intensidades de poda mecánica (T1 y T2), medidas como ancho de calle libre tras el paso de la máquina de 1,20 y 1,40 m respectivamente. En todos los casos, la poda mecánica fue seguida de un repaso con poda manual.

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Por otro lado, al tratarse de una experiencia de dos años, sobre las mismas filas se realizaron diferentes combinaciones de poda mecánica (T) y poda manual (M) según se muestran en la Fig. 1.

Figura 1. Tipos de poda realizadas en los dos años de ensayo.

La poda se realizó el 16 de marzo de 2009 y el 13 de abril de 2010 y la recolección el 7 de abril de 2010 y el 21 de marzo de 2011. Los restos de poda una vez pesados fueron triturados e incorporados como acolchado orgánico en la parcela. Los parámetros analizados en los ensayos fueron:(1) producción por árbol, (2) calibre de los frutos, (3) calidad de los frutos, (4) productividad de la poda manual y mecánica, (5) características de la biomasa podada y (6) intensidad de la poda mecánica.

Resultados y Discusión Capacidades de trabajo y biomasa podada En la Tabla 1 se muestra la productividad de los diferentes tipos de poda realizados. Aunque la productividad de los dos sistemas de poda mecánica fue muy similar, en el tratamiento T2 al realizarse un corte sobre más densidad de vegetación, la velocidad de avance del tractor fue inferior, y por tanto, se consumió un 7% y un 2% más de tiempo en 2009 y 2010, respectivamente, respecto a T1. Tabla 1. Productividad y coste de los sistemas de poda. Productividad (h/ha) Costec (€/ha) Sistema Pases/fila Velocidad b a total mecánica manob total mecánica mano de poda (nº) (km/h) 2009 115 751 866 T1 4 1,78±0,18 3,83 83,40 87,23 124 751 874 T2 4 1,66±0,06 4,12 83,40 87,52 883 883 M 98,12 98,12 2010 136 833 969 T1 4 1,51±0,09 4,52 92,59 97,11 138 833 972 T2 4 1,48±0,15 4,61 92,59 97,20 938 938 M 104,17 104,17 a : T1) poda mecánica con 1,20 m de calle; T2) poda mecánica con 1,40 m de calle; M) poda a mano. b : poda a mano posterior. c : precio de la hora de poda mecánica: 30 €; y precio de la hora de poda manual: 9 €. Año

En los tratamientos de poda mecánica (T1 y T2) el tiempo de poda manual posterior se redujo en un 15 y 13% en 2009 y 2010 respectivamente, frente a la poda manual (M). El tiempo total empleado para realizar la poda fue inferior en los tratamientos de poda mecánica seguida de poda manual, que en el tratamiento de poda manual sola, con una reducción del 11% en 2009 y del 7% en 2010. Esta reducción del tiempo de poda en los tratamientos con poda mecánica supuso una reducción del coste

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total de la labor de entre el 1-2% en 2009, en cambio en 2010 los tratamientos con poda mecánica (T1 y T2) tuvieron un coste total entre un 3-4% superior al tratamiento de poda manual (M). En la Tabla 2 se muestra el volumen de vegetación cortada según el tipo de corte, así como el ancho de la calle después de la poda. En 2009 se aprecia que al pasar del ajuste de 1,2 m al de 1,4 m, la masa cortada aproximadamente se duplicó. En 2010 con la poda mecánica se eliminaron de media unos 2,7 kg/árbol, frente a los 11 kg/arbol de la poda manual. En los dos años la anchura final de las calles podadas mecánicamente fue mayor que la prevista teóricamente. Para el tratamiento T2, en el segundo año de poda, la cantidad de biomasa cortada se redujo al realizarse sobre las mismas filas; pasó de 4,82±1,97 kg/árbol a 2,69±1,51 kg/árbol. Tabla 2. Biomasa cortada y anchura de la calle después de la poda. Sistema de podaa

Tipo de corte

Pases (nº)

lateral + topping

T2 M

2009 Biomasa (kg/árbol) media±std

Anchura calle (m) media±std

2,61±0,86

1,35±0,14

lateral + topping

4,82±1,97

1,51±0,14

2010 Biomasa Anchura (kg/árbol) calle (m) media±std media±std 2,76±1,72 1,38±0,13 2,69±1,51

1,47±0,22

11,01±1,46

a: T1) poda mecánica con 1,20 m de calle; T2) poda mecánica con 1,40 m de calle; M) poda a mano.

En 2009 el diámetro medio (en la zona del corte) de las ramas podadas mecánicamente fue de 5,44 ± 2,36 mm, con un mínimo de 1,9 mm y un máximo de 15,2 mm; y en 2010 fue de 7,46 ± 2,04 mm; no obteniéndose diferencias significativas en el diámetro medio de las ramas cortadas entre los dos tipos de tratamientos de poda mecánica T1 y T2; si bien en el tratamiento de mayor ancho de calle (T2) el diámetro medio de las ramas cortadas fue mayor. En el tratamiento de poda manual el diámetro medio de las ramas cortadas fue significativamente mayor (23,35 mm) que en la poda mecánica (7,46 mm); y por otra parte, con la poda manual se podaron ramas de muy diferente diámetro, entre 12 y 31 mm. La poda mecánica, al actuar por la parte exterior del árbol cortó ramas de menor diámetro, máximo 9 mm en T1 y 12 mm en T2.

Producción y calidad de los frutos correspondientes a la cosecha del año en que se realizó la poda La producción fue más elevada en los tratamientos con poda manual (M) que en los de poda mecánica (T1 y T2) ambos años, no encontrándose diferencias en productividad entre los dos tratamientos de poda (Tabla 3). Tabla 3. Producción y calibre de los frutos según sistema de poda. Año

Sistema Producción Calibre de podaa (kg/árbol) (mm) 2009 T1 64,16 a 72,60 b T2 68,83 a 70,23 a M 87,92 b 71,83 ab 2010 T1 50,48 a 77,02 a T2 50,34 a 74,72 ab M 66,67 a 72,86 b Media de T1 57,32 a 73,65 a los T2 59,59 a 71,78 b dos años M 77,30 b 72,26 b a : T1) poda mecánica con 1,20 m de calle; T2) poda mecánica con 1,40 m de calle; M) poda a mano. Contraste múltiple de Fisher (LSD) con un nivel de confianza del 95,0%.

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En el calibre de los frutos se apreció una relación inversa con la productividad, si bien, en todos los casos los calibres cumplieron con los mínimos demandados por el mercado. No se encontraron diferencias en el contenido en azúcares, acidez o índice de madurez entre los tratamientos de poda. Como no se encontraron diferencias significativas entre los dos tipos de poda mecánica (T1 y T2) en lo sucesivo se ha comparado la poda mecánica, sin distinguir intensidades de poda (T) frente a poda manual (M). Se ha realizado un ANOVA multifactorial, en el que se han contemplado los factores: sistema de poda (T, M) y AÑO de poda respecto a la producción. En la Tabla 4 se muestran los resultados obtenidos. Se observa que los dos los factores influyen significativamente. En promedio para los dos años, la poda mecánica (58,46 kg/árbol) redujo la producción en un 20% respecto a la poda manual (72,74 kg/árbol). Este resultado indica que el año en que se podó mecánicamente, la producción se redujo, ahora bien, debido al efecto tampón que tienen los árboles, la combinación poda mecánica un año y poda manual otro, dio lugar a otros resultados, que analizaremos en el punto siguiente. Tabla 4. Producción media según los factores sistema de poda y año. Factores Sistema de poda

Producción (kg/árbol) M 72,74 b T 58,46 a Contraste múltiple de Fisher (LSD) con un nivel de confianza del 95,0%.

Producción de fruta cuando se consideran los dos años en conjunto Normalmente, analizar los efectos de la poda sobre la producción en años aislados, es poco útil, por el efecto regulador que tiene la propia planta sobre sus reservas, con lo que casi todos los investigadores analizan los resultados acumulados tras 2, 3 o más años de poda. Para analizar el efecto acumulado de los tratamientos sistemas de poda en años sucesivos se ha realizado un ANOVA multifactorial en el que se han contemplado los factores: combinación bianual del sistema de poda y año (Tabla 5). Se observa que la mejor combinación se obtuvo con poda mecánica el primer año seguida de poda manual el siguiente (74,74 kg/árbol); con un incremento de producción del 10% respecto a la poda manual los dos años seguidos (67,89 kg/árbol), y la peor combinación se obtuvo con poda mecánica los dos años seguidos (61,88 kg/árbol) con una reducción de un 9% respecto a la poda exclusivamente manual. Tabla 5. Producción según combinación bienal del sistema de poda y año. Factores Combinación bienal del sistema de poda

Producción (kg/árbol) T-T 61,88 a T-M 74,74 b M-T 66,51 ab M-M 67,89 ab Contraste múltiple de Fisher (LSD) con un nivel de confianza del 95,0%.

En general se observa que durante los dos años de ensayo hubo una reducción en la producción de la parcela de un 24%; puesto que la producción para el tratamiento de poda manual en 2009 fue 87,92 kg/árbol, mientras que en 2010 fue de 66,67 kg/árbol (Tabla 3).

Conclusiones No se encontraron diferencias de producción entre las dos intensidades de poda mecánica. La poda mecánica es una operación relativamente rápida, pues consumió 4,3 h/ha frente a las 97,7 h/ha de la poda manual, pero si la poda mecánica se complementa con poda manual, la ventaja de ésta desaparece, pues el repaso manual consumió 86,5 h/ha, es decir, tan sólo se redujo el tiempo de esta poda de repaso en un 11% respecto a la puramente manual, lo que a nivel de costes no fue suficiente.

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En este sentido, sería necesario eliminar el repaso manual, o agilizarlo, para que la alternativa fuera económicamente interesante. El análisis de la producción de un solo año muestra que en los tratamientos en los que se ha realizado solo poda manual la producción por árbol fue más elevada; aunque también existe una clara influencia del factor año. Se observa una reducción importante de la producción de 2009 a 2010. La producción de fruta acumulada, cuando se combinaron los sistemas de poda manual y mecánica en años sucesivos, fue prácticamente la misma que cuando se utilizó exclusivamente poda manual. La alternancia entre poda mecánica y manual es recomendable, ya que el tratamiento continuado de poda mecánica durante los dos años seguidos redujo sustancialmente la producción.

Agradecimientos A la Consejería de Agricultura y Agua de la Región de Murcia por la financiación del proyecto y a la explotación agrícola Cerezuela, y en especial a su técnico D. Fernando Ortuño por su colaboración.

Bibliografía El-Zeftawi, B.M. (1976). Response of “Navel” orange trees to skirting. Scientia Horticulturae 5, 59-63. Fallahi, E., Kilby, M. (1997). Rootstock and pruning influence on yield and fruit quality of 'Lisbon' lemon. Fruit Varieties Journal 51, 242-246. Juste, F., Martín, B., Fabado, F., Moltó, E. (2000). Estudio sobre la reducción de los costes de producción de cítricos mediante la mecanización de las prácticas de cultivo. Comunidad valenciana agraria 12, 23-29. Kallsen, C.E. (2005). Topping and manual pruning effects on the production of commercially valuable fruit in a midseason Navel Orange variety. HorTecnology 15, 335-341. Mendonça, V., Ramos, J. D., Neto, S. E. A., Rufini, J. C. M. (2008). Production of 'Poncan' tangerine tree after pruning recovery. Ciencia e Agrotecnologia 32, 103-109. Moore, P.W. (1958). Mechanical pruning for citrus. California Agriculture 11, 7-13. Morales, P., Davies, F.S. (2000). Pruning and skirting affect canopy microclimate, yields and fruit quality of 'Orlando' tangelo. HortScience 35, 30-35. Ortiz-Cañavate, J. (1979). Mechanical pruning of citrus. Anales del Instituto Nacional de Investigaciones Agrarias. Tecnología Agraria 5, 155-167. Rouse, B., Parsons, L., Wheaton, T.A. (2006). Hedging, topping and skirting trees in the citrus canker era. Citrus Industry 12, 2 pp. Santarosa, E., Koller, O. C., Petry, H. B., Casamali, B. (2010). Frequência e intensidade de poda em pomar jovem de laranjeiras ‘Valência’ sob manejo orgânico. Ciência Rural, Santa Maria 40, 2081-2085. Sauls, J. W. (2008). Citrus pruning. Texas Citrus and Subtropical fruits. http://aggiehorticulture.tamu.edu/citrus/pruning/L2308.htm. Accessed 14/3/2008. Yildirim, B., Yesiloglu, T., Incesu, M., Kamiloglu, M., Ozguven, F., Tuzcu, O., Aka, Y. (2010). The effects of mechanical pruning on fruit yield and quality in 'Star Ruby' grapefruit. Journal of Food, Agriculture & Environment 8, 834-838. Zaragoza, S., Alonso, E. (1980). La poda mecanizada de los agrios en España. Anales del Instituto Nacional de Investigaciones Agrarias. Serie: Producción Vegetal 12, 157-180. Zaragoza, S., Alonso, E. (1981). Citrus pruning in Spain. Proc. Int. Soc. Citric. 1, 172-175.

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High-resolution aerial thermal imagery for plant water status assessment in vineyards using a multicopter-RPAS J. Gago1, S. Martorell1, M. Tomás1, A. Pou1, B. Millán2, J. Ramón3, M. Ruiz3, R. Sánchez4, J. Galmés1, M.À. Conesa1, J. Cuxart5, J. Tardáguila5, M. Ribas-Carbó1, J. Flexas1, H. Medrano1, J.M. Escalona1 1

Grup de Recerca en Biologia de les Plantes en Condicions Mediterrànies, 3 Servei Científico-Técnic, 4 Servei de SIG i Teledetecció, 5 Grup de Meteorologia, Universitat de les Illes Balears, Ctra. Valldemossa km 7.5, 07122, Palma de Mallorca, e-mail: xurxogago@gmail.com 2 Instituto de Ciencias de la Vid y del Vino (ICVV, Universidad de La Rioja, CSIC, Gobierno de La Rioja), 26006, Logroño.

Resumen Los modelos de cambio climático predicen que en el área Mediterránea, área en la que se encuentran los países con mayor producción del vino a nivel mundial, sufrirá incrementos tanto en la frecuencia como en la severidad de los períodos de sequía. Esto implicará un aumento en la necesidad de la gestión eficaz del riego en los viñedos. Ha sido ampliamente descrito que el status hídrico de la vid puede ser determinado en función de su conductancia estomática (gs), valores de este parámetro inferiores a 100 mmol H2O m-2 s-1. La conductancia estomática puede ser estimada mediante teledetección por su correlación con la temperatura de las plantas. Por tanto, la teledetección mediante termografía de la gs puede ser utilizada para desarrollar planes de gestión del riego basados en el estado fisiológico de la propia planta. La utilización de multicópteros combinada con la termografía aérea abre una nueva oportunidad para la detección del estrés hídrico en los viñedos. Índices térmicos y tres métodos alternativos desarrollados a partir del balance de energía de las hojas han sido generados a partir de las imágenes termográficas de alta resolución para correlacionarlos con la gs. El uso de esta tecnología para la gestión del riego en los viñedos es discutida en este trabajo. Palabras clave: viña, conductancia estomática, riego, sequía, termografía

Abstract Climate change models predict that Mediterranean region, where the most important wine-producer countries worldwide are present, will experience increased frequency and severity of drought periods. Consequently, there is an increased requirement for improvement in the irrigation assessment of vineyards. It was described that grapevine water status can be determined as a function of stomatal conductance (gs), with values of this parameter below 100 mmol H20 m-2 s-1 indicating that grapevines are under drought. Stomatal conductance is a physiological parameter that can also be estimated remotely by correlation with canopy temperatures. Therefore, remote thermal sensing of gs can then be used to develop an irrigation scheduling based on physiological plant status of drought stress. Multicopter RPA (Remote Piloted Aircraft) combined with aerial thermographic imagery open a new opportunity for water stress detection in vineyards. High-resolution thermal images acquired from the multicopter were used to generate three different thermal indexes and three basic alternative methods developed from leaf energy balance equation to correlate with gs. The use of this technology for irrigation assessment in vineyards is discussed. Keywords: grapevine; stomatal conductance; irrigation; drought; thermography

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Introduction Within the frame of climate change, an increased efficiency of water use by plants will be imperative, particularly in certain areas, like the Mediterranean Basin. Such increased management on the water use would become particularly important to enhance the management of vineyards, aiming to improve grape and wine quality (Medrano et al., 2003). Grapevine water status can be determined as a function of stomatal conductance (gs), with values below 100 mmol H2O m-2 s-1 being indicative of drought stress (Flexas et al., 2002). Because of the widely described relationship between gs and leaf temperature, gs and can be remotely predicted through thermography (thermographic indexes as CWSI, IG and I3) and leaf energy balance models (using atmospheric parameters), (Jones, 1992; Leinonen et al., 2006). The objective of this work was to check the relationship between gs values estimated from aerial thermographic images with the actual gs values experimentally measured in the grapevine leaves using an infrared gas analyzer (IRGA). Also, we propose the combination of UAVs multicopter technology equipped with thermal remote sensing to detect water stress heterogeneity in vineyards, as a useful tool for efficient irrigation under precision farming framework.

Material and Methods Four years old grapevine cv. “Grenache” plants grafted on Ritcher-110 and conducted in a bilateral cordon system were used in this experiment. Three water treatments were applied depending on the measuring maximal stomatal conductance (gs) values: watered (W), moderate drought (MD, no watered from flowering) and severe drought (S, never watered), (Figure 1). Maximum gs was measured in fully-expanded leaves - 6 plants per treatment - using a Li-Cor 6400 infrared gas analyzer open system (IRGA; Li-6400, Li-Cor, Inc., Lincoln, NE, USA). Aerial thermographic images were taken in a Gobi384 (Xenics) thermographic camera mounted in a six-engine multi-copter (Mikrokopter®) RPA (Remote Piloted Aircraft), allowing programmed flights over the experimental vineyard. Autonomous flight through a pre-defined set of way-points was set using the onboard navigation system based on a GPS receiver (U-blox LEA6S) and a small Microelectromechanical System (MEMS)-based IMU (Inertial Measurement Unit). Typical flight height was established to 15 m above terrain, obtaining an image resolution (ground pixel size) of approximately 2.5 cm/pixel. The research meteorological station placed in the experimental vineyard (datalogger Campbell CR1000) included different atmospheric sensors as air temperature and humidity (Vaisala HMP45), surface temperature (Campbell thermal camera IR-120) and ground temperature (Campbell Thermistor 107 and Campbell Thermocouple 105E), wind speed and direction (Young 27106T and Gill Wind sonic), net radiation (Kipp and Zonen NR-Lite), and sensible and ground heat fluxes (Hukseflux HFP01SC). Gatherd data using all that instrumentation were employed for leaf energy balance modeling purposes. Image warping, geometrical correction and georeferencing thermal images were done using Structure from Motion (SFM) techniques, GCP's (Ground Control Points) and GIS tools. Error was assessed using the root-mean-square error (RMSE) of de GCP’s (Ground Control Points) with values <0.05 (Turner et al., 2012). Leaf energy basic balance model, alternative leaf energy balance methodology

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(using a dry surface temperature as reference) and thermographic indexes (CWSI, IG and I3) were calculated following the methodology proposed by Leinonen et al. (2006) taking in account reference temperature surfaces under wet and dry conditions as follows:

(1)

(2)

(3)

Results and Discussion Typically, one of the main problems of remote sensing in aerial platforms equipped with thermal sensors is the need to avoid the noise provided from the soil or non-targeted vegetation due to the poor resolution. To solve this problem, different algorithms and thresholding techniques must be used to extract pure canopy pixels (Baluja et al., 2012). In this sense, multi-copter platform appears as a useful tool with some advantages over other types of aerial platforms, as the capacity for autonomous GPS flight close to the ground, facilitating the acquisition of higher thermal image resolution. Also, it can be used for monitoring the vineyard water status through different methodologies as thermal indices or leaf energy balance models. However, it is important to bear in mind that multi-copters are more limited than other aerial platforms as airplanes to cover wider agricultural areas (Zarco-Tejada et al., 2013). Nevertheless, high-resolution thermal images generated using the multicopter platform facilitated precise plant canopy temperature estimation. The three water treatments imposed could be easily distinguished in a georeferenced mosaicking thermal image composed by single images acquired from the multicopter (Figure 1). Thermal image pixel resolution was Âą 2.5 cm, improving previous published results of thermographic image resolutions obtained from other UAVÂ´s platforms for vineyard water stress assessment (Baluja et al., 2012 and references therein).

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Figure 1. High-resolution thermographic imagery acquired with the multicopter from the UIBÂ´s experimental vineyard at 11.00 am 22/08/12. The three water treatments can be easily distinguished by differences in the grey-scale (W-watered, MD- moderate drought, S- severe drought). Image resolution is 2.5 cm/pixel. GCPs are the black rectangles in the picture. RMSE<0.05.

In this work, three alternative methodologies for gs estimation were used: the basic leaf energy balance equation (gs1), leaf energy balance using a dry temperature surface reference (gs2) and the thermographic indexes (CWSI, IG and I3) proposed by Leinonen et al. (2006). All of them were well correlated with gs measured directly with the IRGA (R2>0.70), (Table 1). Plants with values below of 100 mmol H20 m-2 s-1, indicative of severe physiological stress (Medrano et al., 2002), could be clearly distinguished with these techniques. In the future, within the frame of precision agriculture, it would be highly desirable to combine this technology with other long-term and low-cost technologies to define, with more accuracy, the water requirements of the vineyards to improve the quality and productivity of the system.

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Table 1. Sign of PearsonÂ´s (r) correlation and coefficients of determination for linear regression (R2) observed between thermal indices and leaf energy balance models developed from thermal images with measured stomatal conductance (gs). Coefficient of determination (R2) of all the index and models applied were found significant for linear regressions for p<99.9. gs1 and gs2 are the estimations of gs employing the leaf energy balance model and alternative leaf energy balance model (using a dry surface reference), respectively. gs (mol H2O m-2 s-1)

Index CWSI IG I3 gs1 g s2

r + + +

R2 0.86 0.83 0.78 0.82 0.70

Conclusions Results here demonstrate that a multicopter equipped with a thermal camera is a useful tool for vineyard drought stress detection and precision agriculture. Mapping vineyard heterogeneity for an efficient irrigation management plan is a primary goal of the device. This technology offers advantages and opportunities related to its low-cost, high pay-load, stability and the reduced flight heights, to improve the spatial and temporal thermal vineyard resolution. The application of these technologies and methodologies for efficient irrigation managements in vineyards open new opportunities and challenges in future precision farming.

Acknowledgments This work has been supported by the project AGL2011-30408/C04-01 CICYT-FEDER financed by the Spanish government.

References Baluja, J., Diago, M.P., Balda, P., Zorer, R., Meggio, F., Morales, F., and TardĂĄguila, J. (2012). Assessment of vineyard water status variability by thermal and multispectral imagery using an unmanned aerial vehicle (UAV). Irrigation Science 30: 511-522. Cermak, J., Lucera, J., and Nadezhdina, N. (2004). Sap flow measurements with some thermodynamic methods, flow integration within trees and scaling up from sample trees to entire forest stands. Trees 18, 529-546. Flexas J, Medrano H. (2002) Drought-inhibition of Photosynthesis in C3 Plants: Stomatal and Non-stomatal limitations revisited. Annals of Botany 89: 183-18. Jones, H.G. (1992). Plants and Microclimate, 2nd edn. Cambridge University Press, Cambridge, USA. Leinonen, I., Grant, O.M., Tagliavia, C.P.P., Chaves, M.M., and Jones, H.G. (2006). Estimating stomatal conductance with thermal imagery. Plant, Cell & Environment 29, 1508-1518. Medrano, H., Escalona, J.M., Bota, J., GulĂas, J., and Flexas, J. (2002). Regulation of photosynthesis of C3 plants in response to progressive drought: stomatal conductance as a reference parameter. Annals of Botany 89, 895-905.

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Medrano, H., Escalona, J.M., Cifre, J., Bota, J., and Flexas, J. (2003). A ten year study on the physiology of two Spanish grapevine cultivars under field conditions: effect of water availability from leaf photosynthesis to grape yield and quality. Functional Plant Biology 30, 607-619. Turner, D., Lucieer, A., Watson, C. (2012). An automated technique for generating georectified mosaics from ultra-high resolution unmanned aerial vehicle (UAV) imagery, based on structure from motion (SfM) point clouds. Remote Sensing 4, 1392-1410. Von Witzke, H., Noleppa, S., and Schwarz, G. (2008). Global agricultural market trends and their impacts on European agriculture. Working Paper 84, Humboldt University Berlin http://www.agrar.huberlin.de/struktur/institute/ wisola/publ/wp (Stand 28.6.2011). Zarco-Tejada, P.J., Morales, A.B., Testi, L., and Villalobos, F.J. (2013). Spatio-temporal patterns of chlorophyll fluorescence and physiological and structural indices acquired from hyperspectral imagery as compared with carbon fluxes measured with eddy covariance. Remote Sensing of Environment 133, 102â&#x20AC;&#x201C;115.

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Desenvolvimento de iogurte misto de ovelha e cabra Soraia. Loureiro1, António. Pinto1,3, Conceição. M. Castilho2, Paula. Reis Correia1,3, António. Monteiro1,3 1

Agrarian School of Polytechnic Institute of Viseu, Viseu, Portugal: amonteiro@esav.ipv.pt CEF - Center for Pharmaceutical Studies, Health Sciences Campus, Pharmacy Faculty, University of Coimbra, Coimbra, Portugal 3 CI&DETS, Centre for the Study of Education, Technologies and Health, Viseu, Portugal

Resumo O objetivo principal deste estudo foi a produção de iogurte de mistura de leite de ovelha e cabra, otimizando as suas proporções. As amostras estudadas tiveram as proporções de leite de ovelha e cabra respetivamente de: A1 – 100%; A2 – 80%/20%; A3 – 60%/40%; A4 – 50%/50%. O leite de cabra foi proveniente da raça Serrana Jarmelista e o de ovelha da raça Serra da Estrela, ambas raças autóctones portuguesas. As bactérias láticas utilizadas na produção do iogurte foram culturas liofilizadas de Streptococcus thermophillus e de Lactobacillus delbrueckii subsp bulgaricus. Foi também adicionado, após testes preliminares, leite em pó comercial (12%). Foi realizada a avaliação química e sensorial. Os teores de gordura e de proteína diminuíram com o aumento da proporção de leite de cabra e as amostras A1 e A2 apresentaram um pH elevado no final do armazenamento (28 dias). Estes iogurtes, segundo a avaliação sensorial, evidenciaram uma melhor texturas, facto que pode ser resultado do maior teor em proteína. A amostra de iogurte A4 foi a que apresentou menor acidez e a A1 a que apresentou maiores valores de pH, 4,55. Os iogurtes apresentaram elevados valores em minerais, diminuindo o sódio, magnésio e fósforo com o aumento da proporção de leite de cabra. O ácido oleico foi o ácido gordo mais representativo, diminuindo contudo com o aumento da proporção de leite de cabra nos iogurtes. A amostra A3 foi indicada por 24% dos provadores como a preferida em termos globais, seguida pela amostra A1 com 20%, em comparação com a amostra de iogurte de vaca comercial que foi preferida em termos globais por 36%. Verificou-se ainda que os iogurtes produzidos são alimentos seguros com qualidade nutricional e benéfico para a saúde. Palavras chave: Cabra, Ovelha, Iogurte

Development of a Mix Sheep and Goat Yogurt. Abstract The main objective of this investigation was the production of a mix sheep and goat yogurt with optimization of their proportion. The tested samples presented the following proportion of sheep and goat milk: A1-100%; A2 – 80%/ 20%; A3 – 60%/ 40%; A4 – 50%/ 50%. The goat milk was from Serrana Jarmelista breed and the sheep milk from Serra da Estrela breed, both autochthones Portuguese breeds. The lactic bacteria used in the yogurts production were lyophilized Streptococcus thermophillus, lactobacillus delbrueckii spp bulgaricus, and it was also added in experimental tests commercial cow dry milk (12%). The chemical and sensorial evaluation was performed. The fat and protein content decrease with the increasing of goat milk content, and the A1 and A2 samples presented the high pH in the end of storage (28 days). These yogurts showing the best texture according to sensorial evaluation, which could be attributed to the high protein concentration. The A4 yogurts are the less acid and the A1 showed the highest pH value, 4.55. The produced yogurts presented high content in minerals, with decreasing in sodium, magnesium, and phosphorus with the increase of add goat milk. The oleic acid is the most representative fatty acid, and it also decrease with the increasing of goat milk in yogurts. The A3 sample was globally preferred by 24% of the panellists, followed by the A1 with 20%, in comparison with a commercial yogurt from cow milk with 36% of global preferences. Moreover, the obtained yogurts were found to be food safety, with nutritional quality and with benefits to health. Keywords: Goat, Sheep, Yogurt

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Introduction The goat production is common in mountainous regions, such as the Mediterranean and the Middle East, where other species are not so well adapted to these harsh conditions (Haenlein,2007; Pandya and Ghodke,2007). The goat productions from autochthones breeds in Portugal are mainly to meat production, with slaughter mean weights of 10 Kg liveweight. Generally the milk production is only for feeding the kids, but the goats have a potential to be milked. When milked the goal is to produce cheese like the dairy sheep production, but the market is limited, so new products need to be promoted. Dairy goat products are more adequate to human health, with lower incidence of allergic reactions (Zeman, 1982, Sain and Gill, 1991; Haenlein ,1993) and are beneficial to the treatment of other diseases such as gastrointestinal, cardiovascular and stress related diseases (Babayan, 1981). The components of greatest importance in the use of milk as a raw material for the production of yogurt are proteins, lipids, lactose and minerals (Walstra et al., 2001). Several authors refer that the milk composition of sheep and goats differs, not only in the quantity of yours components (Jandal, 1996; Pandya and Ghodke, 2007; Park et al., 2007) but also in the type of components, like caseins or micellar structures (Grandison 1986; Haenlein, 1993). So the objective of this work was to know how the mix of goat milk and sheep milk influence the production of yogurt, to contribute towards optimizing a future development of this product from the milk of autochthones breeds.

Material and Methods The milk was obtained from the Serrana Jarmelista breed goat and Serra da Estrela sheep through mechanical milking. It was collected from the refrigerator container with an agitator and pasteurized immediate for 15 minutes at 90ºC followed by a rapid cooling down to 42 ° C. After the heat treatment the yogurt was prepared using goat and sheep milk, according to the four experimental groups in the following proportions of sheep and goat milk: A1-100%; A2 – 80%/20%; A3 – 60%/40%; A4 – 50%/50%. The lactic bacteria used in the yogurt production were lyophilized Streptococcus thermophillus, lactobacillus delbruckii spp bulgaricus, and a commercial milk powder was also added (11-12%). The samples of yogurt were placed in hermetically sealed bottles. These were then frozen at-20ºC. The total nitrogen was measured by the micro-Kjeldahl method (AOAC, 1990). Protein was calculated as N x 5.38. The fat was determined by the Geber method (Bradly et al., 1992). Ash content was determined by dry ashing the samples for 24h at 550°C. Moisture content was determined by drying samples overnight at 105°C (AOAC, 1990). Total solids content was determined by the gravimetric method by drying the samples in an oven at 105°C for 24h (AOAC, 1990); the phosphorus content was evalueted by spectrophotometric UV/VIS, 720 nm (ISO-9874 norm, 2006); calcium, magnesium, potassium and sodium were evaluated by the method of flame atomic absorption spectrophotometry at 750 nm (ISO-8070 norm, 2007). Fatty acids were determined by a gaschromatographic method (GLC), Total titratable acidity was determined by AOAC (1990) method, and the pH by the potentiometric method. The viability of the lactic ferments over time was carried out according to the MRS method (de Man, Rogosa and Sharpe, 1960). For the sensorial analysis of samples, we used the acceptance test with untrained panellists. The study used 25 tasters who analysed 5 samples, 4 of those developed in this work and 1 was a commercial natural yogurt made from cow milk. Each panellist gave marks from 1 to 9, where 1 is "Extremely unpleasant" and 9 is "Extremely nice" for the attributes of sweetness, colour, aroma, flavour, texture and overall assessment. At the end the question “Which sample did you prefer?” was asked to assess the tasters’ overall preference. The statistical analysis was performed with recourse to the Statistica 5 programme (StatSoft, 1998), where has determinates the mean, standard deviation, mode, median, minimum and maximum were determined. The results were analysed by one-way analysis of variance. Diﬀerences between the

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treatment means were compared at the 5% level of signiﬁcance using the LSD test. The KruskalWallis test was used to verify the panellists’ preferences for the yogurt samples.

Results and discussion The chemical composition of all yogurt samples are shown in Table 1. As could be expected by adding goat milk, the concentrations of the yogurt components decreased, since the sheep milk has a higher content of protein and fat (Jandal, 1996; Park,2006; Pandya and Ghodke , 2007). Stelios and Emmanuel (2004) and Papadimitriou et al (2007) have observed similar results with the addition of milk goat, but these authors found lower values for fat and proteins than in this work. This may arise from the addition of milk powder, as we can verify the dry extract and ash values were higher than reported in others works. Table 1. Means and standard error of chemical composition of yogurt 100, 80, 60 and 50% of sheep and goat milk Chemical composition

Moisture (%)

73.65a ± 0.19

76.20b ± 0.86

76.02b± 0.17

76.81b± 0.97

Protein (%)

9.59 a ± 0.37

8.62 a ± 0.50

8.68 a ± 0.43

8.72 a ± 0.01

Fat (%)

9.33a ± 0.23

8.60b ± 0.20

8.27b ± 0.23

8.20b ± 0.20

Ash (%)

1.80 a ± 0.05

1.68 a ± 0.03

1.70 a ± 0.09

1.71 a ± 0.06

Dry extract (%)

24.95a ± 0.77

22.35a ± 0.04

24.67a ± 0.65

23.03a ± 1.24

Nonfat dry extract (%)

20.29a±5.82

18.05b ± 6.04

20.53a±6.50

18.93ab±4.56

Acidity (ml/100g)

18.00a ± 0.14

17.90a± 0.57

17.30ab ±0.28

16.80b±0.14

a, b

Within a row, means without a common superscript letter differ (P < 0.05).

In the Table 2 the mean of calcium, sodium, magnesium and phosphorus shows only significant differences between the yogurts samples for the calcium and the phosphorus. However it was observed a tendency to the increase of sodium and potassium contents. These differences may be explained by the addition of milk powder, which was increased from 11.3 g/100 mL to 12.3 g/100 mL with the addition of goat milk, thus maintaining a visually attractive product to the panelists, rather than explained by differences between sheep and goat milk (Emmanuel and Stelios, 2004; Park et al., 2007). Table 2. Means and standard error of Mineral amounts of Ca, Na, Mg, K and P at yogurt samples Minerals (mg/100g)

A3 ab

Calcium

295.7 ±23.71

317.0 ±10.50

322.4 ±7.18

332.9b±2.81

Sodium

65.58a ±38.65

144.5a ±160.4

154.9a ±29.78

131.3a ±11.42

Magnesium

22.16a ±3.46

18.19a ±7.05

17.65a ±5.02

16.83a ±5.02

Potassium

223.2a±52.55

279.1a ±98.45

310.3a ±125.2

331.4a±142.4

Phosphorus

268.0a±56.02

300.3ab±45.90

278.8ab±15.69

191.3b±4.58

a, b

Within a row, means without a common superscript letter differ (P < 0.05).

165

Figure 1. The percentage of total saturated and unsaturated fatty acids in the yogurt samples.

In Figure 1 we can observe the differences between the saturated fatty acids and unsaturated. The sample A1, which comes solely from sheep milk presents the greatest content of unsaturated fatty acids 30.64%, and the sample A4 the highest value in saturated fatty acids 71.67%, these values are related with differences in the composition of milks and are in accordance with those of Alichanidis et al (1996) which refers that the proportion of saturated fatty acids in the milk sheep are between 68% and 78% and the unsaturated fatty acids about 31%. The evolution of acidity during storage observed in Figure 2, shows in the first day of analysis the acidity values of 18.00; 17.90, 17.30 and 16.80 mL/100g and in the last day the values of 19.20, 19.13, 18.80 and 18.00 mL/100 g, respectively for samples A1, A2, A3 and A4.

Figure 2: Evolution of acidity during storage

In contrast with the acidity, the pH values decreases over storage time. On the first day were obtained pH values of 4.7, 4.6, 4.6 and 4.5 which decrease until the twenty-eighth day to values of 4.5, 4.5, 4.4 and 4.3, respectively for the samples A1, A2, A3 and A4 (Figure 3). The relationship between the various pH values and acidity was related to the raw material used, which in turn affects the viability of the bacteria. It appears that the continuous production of lactic acid by the bacteria during storage of yogurt is primarily responsible for decreasing the pH and increasing acidity.

166

Figure 3: Evolution of pH during storage

Counting of microbial populations throughout the refrigeration time in Table 3, we find that from day 1 to day 15, there was an increase in the microbial population. However, the increase was higher in sample A4 than in sample A1. This indicates a continued activity of cellular maintenance, in agreement with the reduction of the pH and increase of acidity in the yogurt. In the last days of storage was observed a decrease in the total number of viable microorganisms, which may be related to the cell death Streptococcus thermophyllus that are less tolerant to acidity than the Lactobacillus bulgaricus (Tamine and Robinson, 2000 and Tamine, 2006). Also in the A4 sample, was visually observed a decrease in their quality, with spots of mold and a more yellowish color. Table 3: Count of microbial populations throughout the refrigeration time (CFU/mL) Days

2.7 X 109

2.6 X 109

3.7 X 109

2.0 X 1010

2.5 X 109

8.9 X 108

In sensory analysis performed by panellists there were no significant differences (P> 0.05) between samples. However, there is a tendency to give best score for texture to yogurt with higher content of sheep milk, probably resulting from the chemical properties of sheep milk which confer a better texture than the goat milk (Tamine, Davies and Mahdi, 1991; Domagala, 2009). The yogurt samples preferred by the panellist, shows that 36% of the panelists preferred the A5 yogurt (commercial cow), 24% of those elected A3 yogurt (60% sheep milk and 40% of goat milk), 20% preferred the A1 yogurt (100% milk of sheep), 12% reported being the A4 yogurt (50% of sheep milk and 50% goat milk) and finally 8% opted for the A2 yogurt (80% of sheep milk and 20% goat milk). We can thus verify that most panellists preferred another yogurt than the commercial cow yogurt.

Conclusions The preparation of yogurt from sheep and goat milk was shown to be acceptable by the majority of panellists. The addition of goat milk promotes a significant decrease of fat, but tends to decrease the proportion of unsaturated fatty acids. It will be necessary to test other production parameters such as heat treatment, incubation temperature, inoculum percentage for yogurt based on milk mixture, as well as the use of different types of cultures inoculated, particularly those acting on consistency for subsequent improvement of yogurts with higher amounts of goat milk.

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ACKNOWLEDGMENT The authors thank to the research center CI&DETS supported by Fundação para a Ciência e Tecnologia for financial support through project PEst-OE/CED/UI4016/2011. Also thank to Tecnilac.

References Alichanidis E, Polychroniadou A (1996). Special features of dairy products from ewe and goat milk from the physicochemical and organoleptic point of view. In: Galaktos, EE (1996). Production and utilization of ewe and goat milk, International Diary Federation. 9603: 21-43. AOAC (1990). In K. Helrich (Ed.), Official methods of analysis (15th ed.). Arlington, VA: Association of Official Analytical Chemists. Babayan VK (1981). Medium chain length fatty acid esters and their medical and nutritional application. Journal of the American Oil Chemists Society, 59: 49-51. de Man, J.D.; Rogosa, M.; Sharpe, M.E. (1960). "A Medium for the Cultivation of Lactobacilli". J Appl Bact 23 130–135 Deeth, H.C.; Tamine, A.Y. (1981). Yogurt: nutritive and therapeutic aspects. Journal of Food Protection, Ames, 44, n.l, p.78-86. Domagala J (2009). Instrumental Texture, Synerisis and Microstructure of Yoghurts prepared from goat, cow and sheep milk. Department of animals products technology, faculty of food technology, University of Agriculture, Cracow, Poland. Grandison A (1986). Causes of variation in milk composition and their effects on coagulation and cheese making. Dairy Industries International, 51: 21-24. Haenlein GFW (1993). Producing quality goat milk. International Journal Animal Science. 8: 79-84. Haenlein GFW (2004). Goat milk in human nutrition. Small Ruminant Research. 51: 154-163. Haenlein GFW (2007). About the evolution of goat and sheep milk production. Small Ruminant Research, 68: 36. ISO 8070: (2007). Milk and milk products -- Determination of calcium, sodium, potassium and magnesium contents -- Atomic absorption spectrometric method. ISO 9874:2006. Determination of total phosphorus content - Method using molecular absorption spectrometry. Jandal JM (1996). Comparative aspects of goat and sheep milk. Animal Science Departement, Tikrit University, PO Box 42. Tikrit, Iraq. Pandya AJ, Ghodke KM (2007). Goat and sheep milk products other than cheeses and yoghurt. Small Ruminant Research. 68: 193-206. Papadimitriou, C.G., Mastrojiannaki, A.V., Silva, A.V., Gomes, A.M., Malcata, F.X., & Alichanidis, E. (2007). Identification of peptides in traditional and probiotic sheep milk yoghurt with angiotensin I-converting enzyme (ACE)-inhibitory activity. Food Chemistry, 105, 647-656 Park YM e Haenlein GFW (2006). Goat milk, its products and nutrition. In: Hui YH (Ed). Handbook of Food Products Manufacturing. John Wiley, New York, NY. Park YW, Juárez M, Ramos M, Haenlien GFW (2007). Physico-chemical characteristics of goat and sheep milk. Small Ruminant Research. 68: 88-113. Saini AL, Gill RS (1991). Goat milk: An attractive alternate. Indian Dairyman. 42: 562-564. StatSoft, 1998. STATISTICA for Windows [Computer program manual]. StatSoft, Inc. Stelios K., Emmanuel A., (2004). Characteristics of set type yoghurt made from caprine or ovine milk and mixtures of the two. International Journal of Food and Tecnhnology, 39: 319-324 Tamine AY (2006). Fermented milks. Blackwell Science Ltd. Oxford, UK. Tamine AY, Kaláb M, Davies G, Mahdi HA (1991). Microstructure and firmness of Labneh made from cow’s, goat’s and sheep’s milks by a traditional method of ultrafiltration. Food structure. 10: 37-44. Tamine AY, Robinson RK (1985). Youghurt: science and technology. Pergamon Press Ltd., Oxford, UK Tamine AY, Robinson RK (1991). Yogur ciência y tecnologia. Editorial Acribia S.A.. Zaragoza, Espanha. Walstra P, Geurts TJ, Noomen A, Jellema A, van Bockel MAJS (1999). Principles of milk properties and processes. Marcel Dekker, New York. Dairy Tecnhology: 325-537. Zeman FJ (1982). Clinical nutrition and dietetics. Callamore Press, Daniel Collamore Heath and Company. Lexington, Massachusetts.

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Avaliação do teor de clorofila em variedades de morangos submetidos em lâminas de irrigação no período de entressafra João Batista Ribeiro da Silva Reis1, Mário Sérgio Carvalho Dias2, Jean Renovato Dias4, Ariane Castricini3, Alniusa Maria de Jesus3, Wagner Ferreira da Mota4 1

Epamig – Empresa de Pesquisa Agropecuária de Minas Gerais. Fazenda Experimental do Gorutuba. Rodovia MGT 122, Km 155 Caixa Postal 12 CEP 39525-000 – Nova Porteirinha, Minas Gerais (MG), BRASIL, jbrsreis@epamig.br 2 Epamig – Empresa de Pesquisa Agropecuária de Minas Gerais. Fazenda Experimental de Pouso Alegre. Rodovia Fernão Dias, s/nº - km 864. CEP: 37550-000. Bairro do Algodão. Pouso Alegre, MG, BRASIL. 3 Epamig – Empresa de Pesquisa Agropecuária de Minas Gerais. Unidade Regional Epamig Norte de Minas, MG, BRASIL. 4 Unimontes– Universidade Estadual de Montes Claros. Bico da Pedra, s/n°, 39440-000- Janaúba, MG, BRASIL.

Resumo O desenvolvimento do morangueiro está diretamente relacionado com a interação entre variedades e as condições hídricas e climáticas. O objetivo neste trabalho é avaliar o teor de clorofila em diferentes variedades do morangueiro sob o efeito de lâminas de irrigação no período de entressafra. O experimento foi realizado na Fazenda Experimental do Gorutuba, pertencente à Unidade Regional do Norte de Minas da Empresa de Pesquisa Agropecuária de Minas Gerais. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado (fatorial 4 x 5) com 20 tratamentos e quatro repetições. Cinco variedades de morango (Oso Grande, Festival, Camino Real, Tudla e Verão) e quatro lâminas de irrigação (L1 = 1,54 mm, L2 = 2,30 mm, L3 = 3,68 mm, L4 = 2,84 mm) foram utilizadas sob irrigação localizada, no caso, microaspersão, onde os emissores foram instalados e espaçados dois metros entre si. Durante o ciclo da cultura, realizou-se mensalmente a leitura de clorofila, em uma folha completamente desenvolvida. Conclui-se, portanto, que as lâminas de irrigação 81, 129,7, e 100% da evapotranspiração de referência foram as que proporcionaram maior teor de clorofila nas folhas dos morangueiros. As variedades que obtiveram os maiores teores de clorofilas foram Camino Real, Festival, Oso Grande e Verão. Palavras-chave: Fragaria ananassa Duch, irrigação, clorofila, entressafra, microaspersão.

Evaluation of chlorophyll content in varieties of strawberries submitted in irrigation depth in the off season Abstract The development of the strawberry is directly related to the interaction between varieties and water and weather conditions. The aim of this study is to evaluate the chlorophyll content in different varieties of strawberry under the effect irrigation depths in the off season. The experiment was conducted at the Experimental Farm Gorutuba, belonging to the Regional Unit of the Northern Minas of Agricultural Research Company of Minas Gerais. The experimental design was completely randomized (factorial 4 x 5) with 20 treatments and four replications. Five varieties of strawberry (Oso Grande, Festival, Camino Real, Tudla and Verão) and four irrigation depths (L1 = 1.54 mm, L2 = 2.30 mm, L3 = 3.68 mm, L4 = 2.84 mm) were used under trickle irrigation, in case, microsprinkling, where emitters were installed and spaced two meters between them. During the crop cycle, held monthly reading of chlorophyll in one fully developed leaf. Therefore, it is concluded that the irrigation depths 81, 129,7 and 100% of the reference evapotranspiration were showed higher chlorophyll content in the leaves of strawberry plants. The varieties had the highest chlorophyll contents were Camino Real, Festival, Oso Grande and Verão. Keywords: Fragaria ananassa Duch, irrigation, chlorophyll, off season, microsprinkling.

Introdução A cultura do morangueiro (Fragaria ananassa Duch.) exige muita dedicação e conhecimentos técnicos de alto nível, por se tratar de uma atividade agrícola especializada. Desta forma, obtêm-se ótimos resultados em termos de produtividades (Dias, 1993). O cultivo tecnificado iniciou-se no

169

século 19 e apresentou, nas décadas de 80 e 90 (século XX), uma evolução considerável em todo o mundo (Castellane, 1993). O Norte de Minas Gerais tem demonstrado resultados extremamente promissores para o cultivo do morangueiro (Dias et al., 2002), apresentando bons níveis de produtividade e adaptabilidade às condições semiáridas da região, servindo para os agricultores como uma opção de complementação de renda. Na região, a condição ambiental de alta temperatura e insolação aliada à disponibilidade de água para irrigação contribuem para uma fruticultura tecnificada. A disponibilidade de água é um dos fatores ambientais que mais influenciam a produtividade vegetal. A ocorrência de déficit hídrico provoca diminuição da produtividade justamente por inviabilizar o processo fotossintético, uma vez que a água, além de ser componente básico da reação também é responsável pela manutenção da transpiração, essencial para a permeabilidade do gás carbônico no mesófilo foliar (Buchanan, Gruissem y Jones, 2000). Segundo Taiz y Zeiger (2004), a limitação na área foliar pode ser considerada uma primeira reação das plantas ao déficit hídrico. Segundo Fernández, McInnes y Cothren (1996) são as folhas que determinam o uso da água pelas plantas e sob efeito de déficit hídrico as plantas reduzem sua área foliar. Quando a área foliar é restringida, a quantidade de biomassa seca produzida é menor, uma vez que o aproveitamento da energia luminosa é alterado em consequência da diminuição da superfície responsável pela interceptação da radiação luminosa (Nogueira, 1997). Segundo Engel y Poggiani (1991), a eficiência fotossintética está ligada ao teor de clorofila das plantas, afetando o crescimento e influenciando a adaptabilidade das mesmas aos diversos ambientes. De acordo com Lee (1988), estudos realizados evidenciaram que o teor de clorofila varia muito entre as espécies, assim como entre genótipos de uma mesma espécie. Nessa situação, estudos que visam à seleção de variedades que apresentem tolerância aos estresses abióticos, se constituem em uma alternativa viável para aumentar a produtividade. A perda de clorofila está associada ao stress ambiental e a variação na relação clorofila/carotenóides pode ser um bom indicador de estresse hídrico nas plantas (Hendry y Price, 1993). Tendo em vista as considerações anteriores, o objetivo neste trabalho é avaliar o teor de clorofila em diferentes variedades do morangueiro sob o efeito de diferentes lâminas de irrigação no período de entressafra.

Material e Métodos O experimento foi realizado na Fazenda Experimental do Gorutuba (FEGR), pertencente à Unidade Regional do Norte de Minas (URENM) da Empresa de Pesquisa Agropecuária de Minas Gerais (EPAMIG). O projeto foi implantado no mês de agosto, com mudas originadas da microrregião de Pouso Alegre, no Sul de Minas Gerais. O preparo do solo foi feito com enxada fazendo-se os canteiros na altura de aproximadamente 0,20 m, com 0,80 m de largura por 12 m de comprimento. As mudas foram plantadas em duas fileiras por canteiro no espaçamento de 0,4 x 0,4 m. As parcelas foram compostas por 20 plantas sendo 10 plantas consideradas como parcela útil. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado (DIC) com fatorial 4 x 5, sendo 20 tratamentos e quatro repetições. Os tratamentos estudados foram quatro lâminas de irrigação (L1 = 1,54 mm, L2 = 2,30 mm, L3 = 3,68 mm e L4 = 2,84 mm que correspondem a 54%, 81%, 129,7%, e 100% da evapotranspiração de referência respectivamente) e cinco variedades de morango (Oso Grande, Festival, Camino Real, Tudla e Verão). Os cálculos estatísticos realizados consistiram na análise de variância a 5% de probabilidade, com a aplicação do teste de média de Tukey, considerando o teste F de significância.

170

As plantas foram irrigadas pelo método localizado, no caso, sistema por microaspersão, no qual os emissores foram instalados e espaçados dois metros entre si, sendo cada parcela irrigada por quatro emissores. O manejo da irrigação foi baseado na evapotranspiração de referência obtida diariamente de uma estação meteorológica automática localizada próxima à área experimental. Diariamente foram coletados os dados, por meio de um computador portátil, e, com o auxílio de uma planilha eletrônica foram calculadas as lâminas necessárias na irrigação diária. Durante o ciclo do morangueiro, realizou-se mensalmente a leitura indireta de clorofila em uma folha completamente desenvolvida, média de três leituras por folíolo, em dez plantas por parcela na face adaxial da folha (Figura 1). Os dados de leitura foram transformados em teor de clorofila (mg dm-2) (Barnes et al., 1992): y = -0,152 + 0,0996x

Equação (1)

Figura 1. Determinação do índice de clorofila na planta do morangueiro

Resultados e Discussão A análise de variância do ensaio revelou que houve efeito tanto das lâminas de água empregadas na irrigação quanto nas variedades de morango utilizadas no trabalho, influenciando os teores de clorofila das folhas. Os resultados do efeito das lâminas de irrigação nos teores médio de clorofila das folhas estão apresentados na Tabela 1. Observa-se pelos resultados da análise estatística, que as lâminas L2, L3 e L4 não diferiram entre si estatisticamente sendo que a lâmina L1 apresentou o menor teor de clorofila, diferindo estatisticamente das demais. Essa ocorrência foi demonstrada por Buchanan, Gruissem y Jones (2000), em que o déficit hídrico ocasionado pela menor lâmina de irrigação é decorrente da baixa taxa fotossintética, contribuindo para uma menor pigmentação das folhas e afetando os fatores crescimento das plantas e produtividade (Engel y Poggiani, 1991).

171

Tabela 1- Teor de clorofila em função de diferentes lâminas de irrigação: L1 = 1,54 mm, L2 = 2,30 mm, L3 = 3,68 mm e L4 = 2,84 mm Lâminas Teor de Clorofila L1

45,2167 b

46,38 a

46,985 a

46,68 a

Médias seguidas pela mesma letra não diferem significativamente entre si pelo teste de Tukey, a 5% de probabilidade

Na Tabela 2 estão os resultados da influência das diferentes variedades de morangueiro nos teores de clorofila. Observou-se que os tratamentos Camino Real, Festival, Oso Grande e Verão não diferiram entre si, sendo que a variedade Tudla obteve o menor valor médio de clorofila em comparação com as outras variedades. Isso corrobora o que foi apresentado por Lee (1988), em que realizou estudos evidenciando que o teor de clorofila varia entre as espécies, assim como entre genótipos de uma mesma espécie, considerando também o fato de que a ‘Tudla’ foi introduzida como teste experimental pela primeira vez na região semiárida de Minas Gerais. Deve-se salientar que os parâmetros de qualidade dos frutos estão sendo analisados para um trabalho posterior.

Variedades

Tabela 2- Teor de clorofila em função de diferentes variedades de morangueiro Teor de Clorofila

Camino Real

46,565 a

Festival

46,6175 a

Oso Grande

46,745 a

Tudla

44,445 b

Verão

46,72 a

Médias seguidas pela mesma letra não diferem significativamente entre si pelo teste de Tukey, a 5% de probabilidade

Conclusões As lâminas de irrigação 81, 129,7, e 100% da evapotranspiração de referência são as que proporcionam maior teor de clorofila nas folhas dos morangueiros. As variedades que obtiveram os maiores teores de clorofilas foram Camino Real, Festival, Oso Grande e Verão.

Agradecimentos Os autores agradecem a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais, Brasil pelo financiamento do projeto.

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Bibliografia Barnes, J. D., Balguer, L., Manrique, E., Elvira, S. and Davison, A. W. (1992). A reappraisal of the use of DMSO for the extraction and determination of chlorophylls a and b in lichens and higher plants. Environmental Experimental Botany, 32, 85-100. Buchanan, B. B., Gruissem, W., Jones, R. L. (2000). Biochemistry & Molecular Biology of Plants. Rockville: American Society of Plant Physiologists, 1408. Castellane, P. D. (1993). Nutrição e adubação do morangueiro. In: FERREIRA, M.E.; CASTELLANE, P.D.; CRUZ, M.C.P. (ed.). Nutrição e Adubação de Hortaliças, 361-279. Dias, M. S. C. (1993). Variações patogênicas, morfológicas e culturais entre Colletotrichum acutatum Simmonds e Colletotrichum fragariae Brooks causadores de antracnose em morangueiro (Fragaria sp.). Botucatu, FCA-UNESP. 73p. (Tese de Mestrado). Dias, M. S. C., Ribeiro Júnior, P. M., Silva, M. S., Santos, L. O., Canuto, R. S., Maas, J. L. (2002). Compendium of Strawberry Diseases 2, 98. Engel, V. L., Poggiani, F. (1991). Estudo da concentração de clorofila nas folhas e seu espectro de absorção de luz em função do sombreamento em mudas de quatro espécies florestais nativas. Revista Brasileira de Fisiologia Vegetal 3, 39-45. Fernandéz, C. J., McInnes, F. J., Cothren, J. T. (1996). Water status and leaf area production in water-andnitrogen stressed cotton. Crop Science 36, 1224-1233. Hendry, G. A. F., Price, A. H. (1993). Stress indicators: chlorophylls and carotenoids. In: Hendry, G.A.F., Grime, J.P. (Eds.). Methods in Comparative Plant Ecology, 148–152. Lee, D. W. (1988). Simulating forest shade to study the development ecology of tropical plants: juvenile growth in three vines in India. Journal of Tropical Ecology 4, 281-292. Nogueira, R. J. M. C. (1997). Expressões fisiológicas da aceroleira (Malpighiaemarginata D. C.). Tese de Doutorado. Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 205. Taiz, L., Zeiger, E. (2004). Fisiologia Vegetal. 3. ed. Porto Alegre: ARTMED, 719.

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Biometric characteristics of rice cultivars Tânia Santos1, Diogo Lemos2, R. P. F. Guiné1,3, and Paula R. Correia1,3 1

Dep. Indústrias Alimentares – Escola Superior Agrária de Viseu, Quinta da Alagoa, Estrada de Nelas, Ranhados, 3500-606 Viseu, Portugal. e-mail: paularcorreia@hotmail.com 2 Novarroz- Produtos Alimentares, S.A. 3 CI&DETS – Instituto Politécnico de Viseu, Viseu, Portugal.

Resumo O objetivo deste trabalho foi avaliar as características biométricas de 62 cultivares de arroz, pertencentes às subespécies Indica e Japónica, sendo comercializados diferentes tipos, como é o caso do Agulha, Carolino, Aromático, Integral, Risotto, Selvagem e o arroz vaporizado. Verificou-se que para o mesmo tipo de arroz existiram grandes diferenças. De um modo geral o arroz Agulha, Carolino, Aromático e Integral comercializados em Portugal são longos. No caso do arroz Glutinoso uma das cultivares é longa e a outra é redonda (comprimento menor que 5 mm e relação comprimento/ largura menor que 1.9). Todas as cultivares apresentaram valores elevados de brancura vítrea, brancura total, e uma pequena percentagem de área gessada. Palavras chave: Arroz; biometria; morfologia; cor.

Contribution for the characterization of carolino rice cultivars Abstract The objective of this work was to evaluate the grain biometric characteristics of 62 rice cultivars, which cover Indica and Japonica subspecies, and different types of commercial rice like, Agulha (Indica rice cultivars), Carolino (Japonica cultivars), aromatic (basmati and thai), integral rice, risotto, glutinous (waxy), wild and parboiled rice. It was noticed that for the same group type of rice there are a great variance. Generally, the Agulha, Aromatic and Integral rices commercialized in Portuguese trade are long (length high than 6 mm and length/width ratio higher than 3) and risotto cultivars are medium size. The two studied glutinous rice cultivars presented one cultivar long and other cultivar round (length lower than 5 mm and length/width ratio lower than 1.9). All rice cultivars presented high values of white vitreous, total whiteness, and low percentage of chalky area, presenting a crystalline and translucent aspect, but there is an exception to integral rice cultivars due to absence of polish operation during the milling process and for parboiled rice cultivars due to the effects of parboiled treatment. Moreover the vitreous percentage was also high. There was a strong correlation between the white vitreous values and total whiteness. Keywords: Rice cultivars; biometry; morphology; color.

Introduction Rice (Oryza sativa L.) is a member of Gramineae family and it is one of the most important cereals cultivated worldwide, constituting the basic food for large number of human beings, sustaining twothirds of the world population (Zhout et al., 2002). Rice is consumed mainly as whole grain, and quality considerations are much more important than for any other food crop. Rice grain quality preference varies from country to country and among regions. The geometric structure and weight of rice kernels determine the physical characteristics and types of rice grains (shape, volume and density). Grain shape, which is defined as the ratio of kernel length to kernel width, is used by the rice industry to classify the different species and varieties. Many studies have shown that the physical characteristics of the rice grain are associated with the yield of head rice.

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Grain-type preferences vary among consumer groups. The marketing values of rice as an agricultural product depend on its physical qualities after the harvesting. The percentage of whole grain is the most important parameter for the rice processing industry (Marchezan, 1991), related with a common demand to all rice consumers, the grain, or head rice, be well polished and unbroken. The geometric structure and weight of rice (Oryza sativa L.) kernels determine the physical characteristics and types of rice grains (shape, volume and density). The milled rice grain is classified for dimensions, according to the Portuguese legislation (D.L. 62/2000), in long, medium and short/round. Thus, grain shape, considering the length and the ratio of kernel length to kernel width, is used by the rice industry in Portugal to classify rice into three types: round grain (length ≤ 5.2 mm and length/width ratio < 2.0), medium grain (length between 5.2 and 6 mm and length/width ratio < 3), and long grain rice type A (length > 6 mm and length/width ratio of 2–3) and Type B (length > 6 mm and length/width ratio ≥ 3). The degree of milling or polishing (e.g. polishing time and polishing pressure) is an important factor that influences the quality of milled rice. Excessive polishing often leads to a high degree of breakage (Sahay et al. 1980). In contrast, a low degree of milling can yield a low-quality head rice which will reduce its market value as a result of the incomplete removal of the aleurone layers from the kernel (Jongkaewwattana and Geng, 2002). The milling operation will influence morphological characteristics as white vitreous, total whiteness, vitreous percentage chalky area, and kett (reflective index). These characteristics could be changed after cooking, as it is the case of chalkiness. The chalkiness cannot be seen after cooking, it is an important physical property as it can determine whether a particular rice sample attracts a competitive price on the market (Khush et al., 1979; Indudhara and Bhattacharya, 1982). The objective of this work is, therefore, to evaluate the grain biometric and morphological characteristics of 62 cultivars commercialized in Portugal.

Material and Methods Sixty two samples of milled rice grains were collected from the Portuguese trade market, and they were coded with a letter and a number (the cultivar names were not revealed due to confidential reasons). The species were Indica and Japonica subspecies, and different types of commercial rice like, Agulha (A, with 19 Indica rice cultivars), Carolino (C, with 14 Japonica cultivars), aromatic (Ar, with 3 basmati and 2 thay cultivars), integral rice (I, with 2 cultivars), risotto (Ri, with 10 cultivars), glutinous (G, with 2 waxy cultivars), Selvagem (S, with 1 cultivar, wild rice) and Vaporizado (V, with 7 cultivars, parboiled rice). Generally, these types of rice are the ones commercialized in Portugal, and in Carolino case they are exclusively produced in Portugal. Biometric characteristics of all rice grains were evaluated, using an automatic S21(LKL, Brasil) biometric equipment and a C-300 (Kett, USA) colorimeter. An average of 700 grains for each cultivar were analysed. The evaluated characteristics were length, width, length/width ratio. Other morphological characteristics were evaluated: white vitreous, total whiteness, vitreous percentage, percentage of chalky area and kett. These determinations were done using an automatic S21(LKL, Brasil) biometric equipment and a C-300 (Kett, USA) colorimeter. An average of 670 grains for each cultivar was analysed. All of the data represents averages of at least three different determinations. Results were analysed using the SPSS for Windows version 17.0 software. The data was subjected to one-way analysis of variance (ANOVA) test. Pearson correlation coefficients (r) for the relationships between properties were also calculated. The level of significance used for all the statistical tests was 95%.

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Results and Discussion The marketing values of rice as an agricultural product depend on its physical qualities after the harvesting (Ghadge, and Prasad, 2012). The percentage of whole grain is the most important parameter for the rice processing industry (Marchezan, 1991). The degree of milling or polishing (e.g. polishing time and polishing pressure) is an important factor that influences the quality of milled rice. Excessive polishing often leads to a high degree of breakage (Sahay et al. 1980). In contrast, a low degree of milling can yield a low-quality head rice which will reduce its market value as a result of the incomplete removal of the aleurone layers from the kernel. Generally, the rices studied are long (length high than 6 mm and length/width ratio higher than 3) like Agulha, Aromatic and Integral (except one cultivar) rices commercialized in Portuguese trade (Figure 1). In this category there are two types, A-type with a ratio length/width lower than 3 mm, and B-type with a ratio length/width more than 3 mm. The Agulha rices are B-type, and the Carolino rices are Atype. The Integral cultivars presented also different classifications, the I1 is Long A-type and the I2 is Long B-Type. These differences between samples in the same cultivars, are also noticed in the two studied glutinous rice cultivars which presented one cultivar long and other cultivar round (length lower than 5 mm and length/width ratio lower than 1.9). The Selvagem (wild) cultivar was the one with high length value, and also high length/ width value. The uniformity of the physical characteristics of kernels plays an important role in determining the recoverable amount of head rice. Thus, rough rice is milled on the basis of a large quantity of grains rather than individual grains, the milling equipment conditions are fixed for a given grain type. For this reason, for example, when kernels of one batch have variable densities and are subjected to a moderate degree of milling, the kernels of lower density may crack more easily than those of higher density. Kernels with similar density and other physical characteristics should respond similarly to a given set of milling conditions which can then be adjusted to optimum. Also, the uniformity of kernel characteristics has an important influence on the percentage of head rice recovery, one of the most important factors in determining a grower’s income (Jongkaewwattana and Geng, 2002). Consider the vitrea whitness (≥ 120), total whitness (≥ 120), and vitrea percentage (≥ 80%), generally samples presented similar behaviours. The Vaporizado (parboiled) rices also presented lower vítrea whitness and total whitness, and the Agulha simple A11 presented similar values to parboiled rices. The Glutinoso and Selvagem samples presented values completely different. The Glutinoso rices presented high values of total whiteness (≥ 160) and low vitrea % (≤ 60%). Furthermore, the Glutinoso rices presented also high values of chalky area (≥ 80) (Figure 1), and completely distinct from the other rice samples, being also high for Risotto rices. Chalkiness indirectly contributes to rice breakage through easier cracking (Bhattacharya, 1980). Although chalkiness cannot be seen after cooking, it is an important physical property as it can determine whether a particular rice sample attracts a competitive price on the market (Khush et al., 1979; Indudhara and Bhattacharya, 1982). The Selvagem rice and Integral rices presented the lowest kett values (reflective index with a range of 5-70), which it is expected due to the absence of polish operation during the milling process. It was also found a stickily relationship between the total and vitrea whiteness, with r2 between 0.75 and 0.99. Thus, the knowledge of these physical properties of rice cultivars is of fundamental importance during the harvesting of grains, transporting, design and dimensioning of correct storage procedure, manufacturing and operating different equipments used in post harvesting main processing operations of these products (Ghadge, Vairagar, and Prasad, 2008).

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Figure 1. Length and width of rice cultivars.

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Figure 2. Whiteness, vitrea, plastered area and kett of rice cultivars.

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Conclusions Generally it could be concluded that cultivars studied exhibited good physical characteristics especially milling recoveries, shape and low incidence of chalkiness. In Portuguese trade long rices are marked leaders due to consumers wishes and needs. All rice cultivars presented high values of white vitreous, total whiteness, vitreous percentage and low percentage of chalky area, presenting a crystalline and translucent aspect, but there is an exception to Integral rice cultivars due to absence of polish operation during the milling process and for parboiled rice cultivars due to the effects of parboiled treatment. It was also observed that Selvagem and Glutinoso rices are quite diferente from the other rice cultivars. Even for the same type of rice there are samples with different biometric characteristics, such as in Agulhas rices with A11 sample, meaning that are a high variability in biometric and morphological measurements. Thus, these characteristics are very important to the milling process operations.

Acknowledgments The authors thanh the Portuguese Foundation for Science and Technology (FCT) through the project PEst-OE/CED/UI4016/2011, and the Center for Studies in Education, Technologies and Health (CI&DETS).

References Bhattacharya, K. R. (1980). Breakage of rice during milling: a review. Tropical Science, 22, 255-276. D.L. n.º 62. Crateristicas do arroz e trinca de arroz destinados ao consumo final. Diário da Republica- I Série, 93, 1689-1692. Ghadge, P. N., Vairagar, P. R., and Prasad, K. (2008). Some Physical properties of Chickpea Splits (Cicer Arietinum L.). Agricultural Engineering International, Manuscript FP 07 039, Vol X. The CIGR Ejournal. Ghadge, P., and Prasad, K. (2012). Some Physical Properties of Rice Kernels: Variety PR-106. Journal of Food Process andTechnology, 3, 175-180. Indudhara Swammy,Y. M., and Bhattacharya, K. R. (1982). Breakage of rice during milling. IV. Effect of kernel chalkiness. Journal of Food Science and Technology, 19, 125 – 126. Jongkaewwattana, S., and Geng, S. (2002). Non-uniformity of grain characteristics and milling quality of California rice (Oryza sativa L.) of different maturities. Journal of Agronomy and Crop Science, 188, 161-167. Khush, G. S., Paule, C. M., and De la Cruz, N. M. (1979). Rice grain quality evaluation and improvement. In Proceedings of workshop on chemical aspects of rice grain quality (pp. 21 – 31) Manila, Philippines: IRRI. Marchezan, E. (1991). Grãos inteiros em arroz (Whole rice kernels in rice). Lavoura Arrozeira, 44, 3-8 Sahay, M. N., Dash, A. B. and Lodh, S. B. (1980). Effect of polishing time on head rice yield. Oryza Journal, 17, 235-237. Zhout, Z., Robards, K., Heliwell, S., and Blanchard, C. (2002). Ageing stored rice: changes in chemical and physical attributes. Journal of Cereal Science, 35, 65-78.

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EVALUATION OF POMEGRANATE JUICES USING MULTIVARIATE DATA ANALYSIS Pilar Legua Murcia*, Pablo Melgarejo Moreno, Juan José Martínez Nicolás, Rafael MartínezFont, Francisca Hernández García Universidad Miguel Hernández, Departamento de Producción Vegetal y Microbiología. Grupo de Fruticultura y Técnicas de Producción. Carretera de Beniel, km 3,2. 03312-Orihuela, Alicante. *e-mail: p.legua@umh.es

Resumen Seis cultivares de granado (Punica granatum L.) pertenecientes al grupo ‘Mollar’ fueron evaluados bajo condiciones homogéneas de cultivo. Se evaluaron parámetros químicos, como azúcares, ácidos orgánicos y antocianos además del color, peso de fruto, sólidos solubles y acidez. El peso de fruto no se vio afectado por el cultivar. El mayor contenido en sólidos solubles se alcanzó en el zumo de MO6 (15.81ºBrix). Todos los cultivares pertenecen al grupo dulces y el índice de madurez osciló entre 59.14 (ME5) y 87.95 (MO6). El azúcar mayoritario en todos los cultivares estudiados fue la glucosa (60-64% del total de azucares), seguida de fructosa, maltosa y sacarosa. Entre los ácidos orgánicos detectados, el ácido cítrico fue el predominante (> 54%). El contenido total en antocianos varió entre 72 y 200 mg por litro de zumo, siendo la más importante la cianidina 3glucósido, seguida de la cianidina 3,5-diglucósido. El análisis de componentes principales y el análisis de conglomerados mostró grandes diferencias entre los cultivares ME5, MO6, MA4 y MA5. Palabras clave: antocianos, color del zumo, Mollar, ácidos orgánicos, Punica granatum.

Abstract Six pomegranate (Punica granatum L.) cultivars belonging to the ‘Mollar’ group were evaluated under homogeneous growing conditions. Chemical parameters, such as sugars, organic acids, anthocyanin contents and other quality parameters including fruit weight, pH, total soluble solids, titratable acidity and colour were evaluated. Fruit weight was not significantly affected by cultivar. The highest TSS content was detected in juice from MO6 (15.81ºBrix). All cultivars were sweet, the ripening index ranged from 59.14 (ME5) to 87.95 (MO6). The composition of pomegranate juice was dependent on the cultivar. Glucose was the major sugar in all evaluated cultivars (60-64% of total sugars), followed by fructose, maltose and sucrose. Among the detected organic acids, citric acid was the predominant (>54%). The total anthocyanin content ranged from 72 to 200 mg per litre of juice, being the main anthocyanin cyanidin 3-glucoside followed by cyanidin 3,5-diglucoside. The principal component analysis and cluster analysis showed high dissimilarity levels in cultivars ME5, MO6, MA4 and MA5. Keywords: anthocyanins, color juice, Mollar, organic acids, Punica granatum.

Introduction Pomegranate fruit maturity status is commonly assessed based on external (rind) colour, juice colour and acidity of juice. Similarly, the acceptability of pomegranate to the consumer and processor depend on a combination of several quality attributes that are related to the physico-chemical and mechanical properties, including rind colour, lack of physical defects, sugar content, acidity and flavour (Al-Said et al., 2009). Qualitative and quantitative composition of organic acids and soluble sugars have been often regarded as indicator of fruit quality traits (Cam et al., 2009). Fruit rind colour is an attribute that determines consumers behaviour, and it is accepted as one of the most important external quality parameters. One of the most important quality characteristics of pomegranate is the red pigmentation of seeds and juice. This red colour depends on anthocyanin concentration and on the chemical structure of the individual anthocyanin (Holcroft et al., 1998). To

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investigate colour quality in a systematic way, it is necessary to objectively determine colour, as well as pigment concentration (Wrolstad et al, 2005). The present study was undertaken to develop knowledge on cultivar the ‘Mollar’ and fruit quality traits. To achieve this objective organic acids, sugars, anthocyanin contents, chromatic parameters (L*, a*, b*, hue angle and chroma), pH, titratable acidity and soluble solids content of pomegranate juices were investigated.

Materials and methods Plant material The plant material belonged to the principal pomegranate gene bank of the EU, which is located at the experimental field station of Universitas Miguel Hernández in the province of Alicante, Spain (02º03’50”E, 38º03’50”N and 25 masl). Six different pomegranate cultivars belonging to the ‘Mollar’ group were chosen for this study: ME5 (Mollar de Elche 5), ME16 (Mollar de Elche 16), ME17 (Mollar de Elche 17), MO6 (Mollar de Orihuela 6), MA4 (Mollar de Albatera 4) and MA5 (Mollar de Albatera 5). The experiment was established in a randomised block design with four single-tree replications for each cultivar. Five fruits from each tree were harvested over three consecutive years. During three consecutive seasons 20 pomegranate fruits were hand-harvested from 1st to 15th October, when fully mature according to commercial practice to ensure their best flavour and colour.

Analytical measurements Chemical composition was determined on the juice obtained by squeezing the seeds (arils). Twenty fruits from each cultivar were weighed and the arils were squeezed with a commercial turmix blender (Moulinex, France). Fruit weights were determined with a Sartorius balance (model BL-600, 0.01 g accuracy). The chemical analyses were determined using two juice samples (10 fruits each) for each cultivar. pH was measured with a pH-meter (model micropH 2001, Crison). Total soluble solids content (TSS) of the juice was measured with a temperature compensated refractometer (model N-1, Atago Co., Tokyo, Japan), and data were given as ºBrix (±0.2 ºBrix at 20ºC). Titratable acidity (TA) was determined by titration with NaOH 0.1 N to pH 8.1. Data were expressed as g citric acid/100mL. The ripening index (RI) was calculated as the ratio of TSS/TA. Individual sugars, organic acids and anthocyanins by HPLC were determined as described by Legua et al (2012). Juice colour determinations were yearly made by triplicate on two juice samples for the three-years study. Values of the CIELAB L* (brightness or lightness; 0= black, 100 = white), a* (-a* = greenness, +a* = redness) and b* (-b* = blueness, +b* = yellowness) colour variables were measured using the chromatometer Minolta (model CR-300, Ramsey, NJ). Besides, a*/b* ratio, the hue angle [Hº* = arctang (b*/a*)] and chroma [C* = (a*2 + b*2)½] were calculated. The hue angle and chroma have been accepted as more intuitively understandable colour variables[23]. The colour index (CI) was calculated as previously reported[24] following the equation: (180 – Hº*)/L* + C*).

Statistical treatment of the data Statistical analyses were performed using the software package SPSS 20.0 for Windows (SPSS Science, Chicago, IL, USA). A basic descriptive statistical analysis was followed by an analysis of variance for mean comparisons. The method used to discriminate among the means (Multiple Range Test) was the Fisher´s Least Significant Difference (LSD) procedure at 95.0% confidence level. Correlation analyses between traits to reveal possible relationships were also carried out over the three years. Principal component analysis (PCA) and cluster analysis (CA) were also performed.

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Results and discussion Physical and physicochemical parameters Values of some physicochemical parameters affecting pomegranate quality including pH, TA, TSS and RI (ripening index) are shown in Table 1. Fruit weight was not significantly affected by cultivar, although the trees of ME16 yielded the highest fruit weight (351.48 g). These results completely agreed with those found by Shwartz et al. (2009) and Drogoudi et al. (2005). The pH, TSS, TA and RI were significantly affected by cultivars. The lowest pH value was obtained for MO6 (pH 3.94) and the highest for ME5 (pH 4.07). These results are similar to those for â&#x20AC;&#x2DC;Mollarâ&#x20AC;&#x2122; cultivars (HernĂĄndez et al., 1999) and for â&#x20AC;&#x2DC;Jabalâ&#x20AC;&#x2122; pomegranate (Al-Said et al., 1999). The lowest pH values were detected in fruits from â&#x20AC;&#x2DC;Taifiâ&#x20AC;&#x2122; cultivars (Al-Maiman and Ahmad, 2002) and â&#x20AC;&#x2DC;Izmirâ&#x20AC;&#x2122; sweet cultivars (Cam et al., 2009). Concerning TSS, ME17 juice showed the lowest content (14.79Âş Brix) while MO6 yielded the highest TSS (15.81Âş Brix). Similar TSS values have been reported for â&#x20AC;&#x2DC;Mollarâ&#x20AC;&#x2122; cultivars from Spain (HernĂĄndez et al., 1999), â&#x20AC;&#x2DC;Taifiâ&#x20AC;&#x2122; cultivars from Saudi Arabia (Al-Maiman and Ahmad, 2002), â&#x20AC;&#x2DC;Tatliâ&#x20AC;&#x2122; cultivar from Turkey (Ozgen et al., 2008), â&#x20AC;&#x2DC;Jabalâ&#x20AC;&#x2122; cultivars from Oman (Al-Said et al., 1999) and â&#x20AC;&#x2DC;Izmirâ&#x20AC;&#x2122; cultivars from Turkey (Cam et al., 2009). Table 1. Effect on fruit weight, pH, total soluble solids (TSS), titratable acidity (TA) and â&#x20AC;&#x2DC;Mollarâ&#x20AC;&#x2122; pomegranate juice. Cultivars Fruit weight (g) pH TSS (Âş Brix) TA (%) ME5 280.58 Âą 95.38 a 4.07 Âą 0.03 c 15.47 Âą 0.18 c 0.26 Âą 0.01 ME16 351.48 Âą 74.20 a 3.99 Âą 0.05 ab 15.24 Âą 0.08 b 0.24 Âą 0.01 ME17 325.28 Âą 59.43 a 4.01 Âą 0.08 b 14.79 Âą 0.26 a 0.23 Âą 0.01 MO6 299.30 Âą 96.10 a 3.94 Âą 0.04 a 15.81 Âą 0.08 d 0.18 Âą 0.00 MA4 319.54 Âą 92.06 a 3.97 Âą 0.06 ab 15.42 Âą 0.05 c 0.22 Âą 0.00 MA5 317.35 Âą 89.02 a 4.02 Âą 0.03 bc 15.22 Âą 0.10 b 0.19 Âą 0.00

ripening index (RI) of

e d d a c b

59.14 64.40 62.99 87.95 70.90 77.06

RI Âą 3.15 Âą 1.50 Âą 3.43 Âą 2.58 Âą 3.34 Âą 3.46

a b b e c d

Mean values of 3 years (2006-2008) Âą S.D. Mean separation within columns by LSD test (P with the same letter are not significantly different.

Sugars and organic acids Fructose, glucose, sucrose and maltose contents were individually analysed, as they play an important role in pomegranate quality. As previously reported for pomegranate juice (Al-Said et al., 1999, Shwartz et al., 2009, Ozgen et al., 2008), the two major sugars are glucose and fructose. Glucose was present at the highest concentration as already reported, ranging from 60% to 64% of total sugars, followed by fructose, maltose and sucrose. While values for fructose were in the same range as previously reported in pomegranate juice (Shwartz et al., 2009, Al-Maiman and Ahmad, 2002), they were lower than the values obtained for Turkish pomegranates. Sucrose and maltose were detected in all evaluated cultivars. Contents of total sugars were not significantly affected by cultivars (Table 2). Table 2. Effect on iIndividual sugars of â&#x20AC;&#x2DC;Mollarâ&#x20AC;&#x2122; pomegranate juice(g 100-1 juice).. Cultivars Fructose (%) Glucose (%) Sucrose (%) Maltose (%) ME5 6.21 Âą 0.82 bc 10.33 Âą 2.18 a 0.13 Âą 0.06 a 0.23 Âą 0.08 ME16 6.42 Âą 0.57 c 10.62 Âą 2.12 a 0.15 Âą 0.01 a 0.23 Âą 0.06 ME17 6.27 Âą 0.76 c 10.53 Âą 2.10 a 0.17 Âą 0.08 a 0.27 Âą 0.05 MO6 6.07 Âą 0.58 abc 11.20 Âą 2.39 a 0.15 Âą 0.05 a 0.21 Âą 0.06 MA4 5.61 Âą 0.44 ab 10.03 Âą 2.62 a 0.12 Âą 0.06 a 0.27 Âą 0.09 MA5 5.53 Âą 0.53 a 10.66 Âą 3.06 a 0.11 Âą 0.05 a 0.21 Âą 0.08

a a a a a a

Total sugars (%) 16.91 Âą 2.21 a 17.42 Âą 1.99 a 17.25 Âą 1.92 a 17.64 Âą 2.23 a 16.04 Âą 2.36 a 16.51 Âą 2.80 a

Mean values of 3 years (2006-2008) Âą S.D. Mean separation within columns by LSD test (P In each column values with the same letter are not significantly different.

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Total and individual organic acid contents were significantly affected by cultivar (Table 3). The major organic acid in â&#x20AC;&#x2DC;Mollarâ&#x20AC;&#x2122; cultivars was citric acid (0.15 to 0.22 g 100-1 juice). Malic acid was found the second dominant acid for the cultivars ME5, ME16 and ME17, while oxalic acid was the second dominant acid for the cultivars MO6, MA4 and MA5 (ranged from 0.047 to 0.051 g 100-1 juice). Other organic acids such as ascorbic, quinic, succinic, acetic, lactic and fumaric acids were detected in the aril juice at minor or trace amounts. Table 3. Effect on iIndividual organic acids of â&#x20AC;&#x2DC;Mollarâ&#x20AC;&#x2122; pomegranate juice (g 100-1 juice). Cultivars Oxalic acid (%) Tartaric acid (%) Malic acid (%) Citric acid (%) ME5 0.047 Âą 0.002 ab 0.021 Âą 0.005 a 0.065 Âą 0.011 c 0.221 Âą 0.018 c ME16 0.050 Âą 0.003 ab 0.028 Âą 0.006 b 0.052 Âą 0.005 b 0.153 Âą 0.023 a ME17 0.045 Âą 0.003 a 0.023 Âą 0.004 a 0.060 Âą 0.009 bc 0.186 Âą 0.020 b MO6 0.051 Âą 0.004 b 0.022 Âą 0.005 a 0.040 Âą 0.010 a 0.212 Âą 0.025 bc MA4 0.049 Âą 0.005 ab 0.022 Âą 0.003 a 0.040 Âą 0.011 a 0.156 Âą 0.043 a MA5 0.047 Âą 0.010 ab 0.022 Âą 0.003 a 0.037 Âą 0.014 a 0.157 Âą 0.021 a

Total acids (%)

0.355 Âą 0.027 c 0.284 Âą 0.029 a 0.315 Âą 0.022 b 0.326 Âą 0.032 bc 0.267 Âą 0.035 a 0.264 Âą 0.026 a Mean values of 3 years (2006-2008) Âą S.D. Mean separation within columns by LSD test (P with the same letter are not significantly different.

Anthocyanins and colour Cultivar showed no influence in the colour index of pomegranate juice, but total anthocyanin content was significantly affected (Table 4). The analyses revealed that all cultivars had a common anthocyanin profile when harvested at commercial maturity, characterized by the six pigments previously identified in other cultivars. The content of total anthocyanins ranged from 72.55 mg L-1 (MA4) to 200.21 mg L-1 (ME5). At harvest, the main anthocyanin was cyanidin 3-glucoside for all cultivars except MA5, with cyanidin 3,5-glucoside as the major one. The second dominant anthocyanin was cyanidin 3,5-diglucoside. Cyanidin 3-glucoside was reported as the major pigment in four Spanish cultivars as well as in â&#x20AC;&#x2DC;Wonderfulâ&#x20AC;&#x2122; variety (Gil et al., 2000; HernĂĄndez et al., 1999). Table 4. Effect on iIndividual anthocyanins of â&#x20AC;&#x2DC;Mollarâ&#x20AC;&#x2122; pomegranate juice (mg L-1). Cultivars Dp 3.5 (mg/l) Cy 3.5 (mg/l) Pg 3.5 (mg/l) Dp 3 (mg/l) Cy 3 (mg/l) Pg 3 (mg/l) ME5 34.81 Âą 2.96 e 43.99 Âą 3.47 d 0.40 Âą 0.12 ab 26.04 Âą 3.88 c 76.42 Âą 5.54 e 18.72 Âą 1.50 ME16 19.97 Âą 1.60 c 43.25 Âą 4.73 d 0.39 Âą 0.10 ab 12.62 Âą 1.80 a 54.70 Âą 5.26 d 11.13 Âą 1.49 ME17 18.44 Âą 1.68 bc 28.80 Âą 2.80 c 0.35 Âą 0.15 a 11.81 Âą 1.98 a 34.13 Âą 3.63 b 6.73 Âą 1.34 MO6 14.46 Âą 1.86 a 18.19 Âą 3.67 b 0.51 Âą 0.12 b 12.56 Âą 2.17 a 30.80 Âą 5.78 b 16.87 Âą 2.34 MA4 17.31 Âą 1.99 b 14.24 Âą 2.21 a 0.34 Âą 0.08 a 12.08 Âą 2.91 a 21.47 Âą 2.36 a 7.29 Âą 0.92 MA5 27.21 Âą 1.15 d 48.83 Âą 5.02 e 0.40 Âą 0.12 ab 19.20 Âą 3.95 b 41.10 Âą 3.27 c 12.59 Âą 2.62 Mean values of 3 years (2006-2008) Âą S.D. Mean separation within columns by LSD test (P Ă&#x2022; ,Q HDFK column values with the same letter are not significantly different. Abbreviations: Dp3,5: delphinidin 3,5-diglucoside; Cy3,5: cyanidin 3,5-diglucoside; Pg3,5: pelargonidin 3,5diglucoside; Dp3: delphinidin 3-glucoside; Cy3: cyanidin 3-glucoside; Pg3: pelargonidin 3-glucoside. Table 5. Effect on cColour of â&#x20AC;&#x2DC;Mollarâ&#x20AC;&#x2122; pomegranate juice. Cultivars L* a* b* a*/b* HÂş* ME5 33.50 Âą 3.05 bc 2.69 Âą 0.45 bc -0.83 Âą 0.12 b -3.23 Âą 0.94 c -17.18 Âą 4.98 a ME16 32.41 Âą 2.10 abc 1.21 Âą 0.41 a -0.34 Âą 0.15 a -3.54 Âą 0.85 c -15.77 Âą 3.79 a ME17 34.33 Âą 2.08 c 1.15 Âą 0.35 a -0.46 Âą 0.08 a -2.49 Âą 0.62 c -21.88 Âą 5.03 a MO6 31.90 Âą 2.20 ab 3.44 Âą 0.69 c -0.37 Âą 0.08 a -9.28 Âą 1.39 a -6.15 Âą 0.92 c MA4 31.22 Âą 1.99 a 2.52 Âą 0.49 bc -0.47 Âą 0.17 a -5.32 Âą 1.12 b -10.65 Âą 2.24 b MA5 31.39 Âą 1.63 ab 2.63 Âą 0.49 bc -0.88 Âą 0.10 b -2.99 Âą 0.81 c -18.52 Âą 5.00 a Mean values of 3 years (2006-2008) Âą S.D. Mean separation within columns by LSD test column values with the same letter are not significantly different.

C* 2.82 Âą 0.40 b 5.55 1.26 Âą 0.35 a 5.43 1.24 Âą 0.37 a 5.69 3.46 Âą 0.53 c 4.83 2.57 Âą 0.38 b 5.18 2.78 Âą 0.45 b 5.69 (P Ă&#x2022; ,Q HDFK

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CI Âą 0.73 Âą 2.26 Âą 0.75 Âą 1.53 Âą 1.62 Âą 1.44

d b a c a b

a a a a a a

To determine the relationships between anthocyanins levels and juice colour, L*, a*, b* a*/b*, Hº*, C* and CI were calculated. According to the colour parameters a*/b*, more attractive fruits were found on ME5, ME16, ME17 and MA5. Similar results were obtained in aril juices of two Israelian commercial accessions: ‘Wonderful’ and ‘Rosh-Hapered’ (Shwartz et al., 2009). Principal Component Analysis (PCA) and Cluster Analysis (CA) Principal component analysis (PCA) was used to establish genetic relationships among cultivars and to study correlations among fruit traits within sets of pomegranate genotypes (Cam et al., 2009). PC1 represented mainly anthocyanins (account for 22% of the variance). PC2 represented colour parameters and total sugars (account for 15.6% of the variance). PC3 correlated mainly colour parameter a*, Pg3, TSS and RI (account for 13.5% of the variance). Table 6. Correlation between original variables and the first three principal components (PC). Variable/Factor Fruit weight pH TSS TA RI Fructose Glucose Sucrose Maltose Total sugars Oxalic acid Tartaric acid Malic acid Citric acid Total acids Dp 3.5 Cy 3.5 Pg 3.5 Dp 3 Cy 3 Pg 3 Total anthoc. L* a* b* a*/b* CI

PC 1 0.0444 -0.2720 0.0743 -0.3002 0.2739 -0.0854 0.0687 -0.0128 0.0044 0.0455 0.0488 -0.0215 -0.2395 -0.1123 -0.1753 -0.3397 -0.2814 0.0841 -0.3116 -0.3648 -0.1581 -0.3620 -0.0421 -0.0081 0.1221 -0.0260 -0.1100

PC 2 -0.0732 -0.0734 0.0632 0.3125 0.0037 -0.0544 0.3075 -0.0531 -0.1733 0.2989 0.0927 -0.0497 0.0828 0.1104 0.1304 0.0636 0.0421 0.2858 0.0533 0.0826 0.1560 0.0845 0.3548 -0.2067 0.3869 0.1164 -0.3524

PC 3 0.1088 0.0441 -0.3321 0.2005 -0.2771 0.0990 -0.0986 0.0824 0.1211 -0.0694 -0.0954 0.1870 0.0326 -0.2222 -0.1733 -0.0781 0.0272 -0.1719 -0.1529 -0.0478 -0.3102 -0.0806 0.1633 -0.3828 0.1555 0.2510 0.0219

Figure 1. Cluster dendrogram of six Spanish pomegranate cultivars.

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The results obtained from hierarchical CA, using the linkage method between groups, are shown as a dendrogram (Figure 2), five main groups were clustered. The first main group was made of two cultivars originated from Elche (ME16 and ME17). High dissimilarity levels were found for cultivars ME5, MO6, MA4 and MA5, being highly heterogeneous among the studied cultivars.

Conclusions The composition of pomegranate juice was definitively affected by the cultivar. All the evaluated cultivars studied showed high fruit weight, TSS contents and colour indexes, attractive, which contained quality attributes for to enhance pomegranate acceptability. Citric and malic acids were found the most frequent organic acids in pomegranate juice. Fructose and glucose were the most abundant sugars in Spanish ‘Mollar’ pomegranates. The total anthocyanin content ranged from 72 mg to 200 mg per litre of juice, being cyanidin 3-glucoside the main anthocyanin found followed by cyanidin 3,5-diglucoside. These results may be very useful to food technologists, horticultural researchers and nutritionists for developing new applications in further pomegranate studies. The results obtained from hierarchical CA led to five main groups. The principal component analysis and cluster analyses showed high dissimilarity levels in cultivars: group of ME16 and ME17, ME5, MO6, MA4 and MA5.

References Al-Maiman, S.A.; Ahmad, D. (2002). Changes in physical and chemical properties during pomegranate (Punica granatum L.) fruit maturation. Food Chemistry 76, 437-441 Al-Said, F.A.; Opara, L.U.; Al-Yahyai, R.A. (2009). Physico-chemical and textural quality attributes of pomegranate cultivars (Punica granatum L.) grown in the Sultanate of Oman. Journal. of Food Engineering 90, 129-134 Cam, M.; Hisil, Y.; Durmaz, G. (2009). Characterisation of pomegranate juices from ten cultivars grown in Turkey. International Journal of Food Properties 12, 388-395 Drogoudi, P.; Tsipouridis, C.; Michailidis, Z. (2005). Physical and chemical characteristics of pomegranates. HortScience 40 (5), 1200-1203 Gil, M.I.; García-Viguera, C.; Artés, F.; Tomás-Barberán, F.A. (1995). Changes in pomegranate juice pigmentation during ripening. Journal Science of Food Agriculture 68, 77-81 Gil, M.I.; Martínez, J.A.; Artés, F. (1996). Minimally proccesed pomegranate seeds. LWT - Food Science and Technology 29 (8), 708-713Gil, M.I.; Tomás-Barberán, F.A.; Hess-Pierce, B.; Holcroft, D.M.; Kader, A.A. (2000). Antioxidant activity of pomegranate juice and its relationship with phenolic composition and processing. Journal of Agriculture and Food Chemistry 48, 4581-4589 Hernández, F.; Melgarejo, P.; Tomás-Barberán, F.A.; Artés, F. (1999). Evolution of juice anthocyanins during ripening of new selected pomegranate (Punica granatum L.) clones. European Food Research Technology 210, 39-42 Holcroft, D.M.; Gil, M.I.; Kader, A.A. (1998). Effect of carbon dioxide on anthocyanins, phenylalanine ammonia lyase and glucosyltransferase in the arils of stored pomegranates. Journal of the American Society for Horticultural Science 123 (1), 136-140 Legua, P.;Melgarejo, P.; Martínez, J.J.; Martínez, R.; Hernández, F. (2012). Evaluation of Spanish pomegranate juices: organic acids, sugars and anthocyanins. International Journal of Food Properties 15: 481-494 Ozgen, M.; Durgaç, C.; Serçe, S.; Kaya, C. (2008). Chemical and antioxidant properties of pomegranate cultivars grown in the Mediterranean region of Turkey. Food Chemistry 111, 703-706 Shwartz, E.; Glazer, I.; Bar-Ya’akou, I.; Matityalm, I.; Bar-Ilan, I.; Holland, D.; Amir, R. (2009). Changes in chemical constituents during the maturation and ripening of two commercially important pomegranate accessions. Food Chemistry 115, 965-973. Wrolstad, R.E.; Durst, R.W.; Lee, J. (2005). Tracking colour and pigment changes in anthocyanin products. Trends in Food Science and Technology 16, 423-428

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Desempenho de híbridos de pimentão colorido em cultivo protegido no Vale do Ribeira, São Paulo, Brasil. 1

Pablo Forlan. Vargas1; Débora Kobayashi. Vazami1; Luis Carlos Ferreira de. Almeida1 e Marcelo Domingos Chamma. Lopes1

Campus Experimental de Registro, UNESP - Univ Estadual Paulista. Rua Nelson Brihi Badur, 430, RegistroSP, Brasil. e-mail: pablo@registro.unesp.br

Resumo O pimentão configura-se entre as dez hortaliças de maior expressão econômica do país. As áreas de produção estão em todo o território nacional, contudo são nos estados de São Paulo e Minas Gerais onde são verificadas as maiores produções. A região do Vale do Ribeira (SP) foi identificada na década de 80 como promissora para a produção de pimentão, devido a possibilidade de se produzir pimentão durante todo o ano. Contudo, verifica-se um declínio na área cultivada e, sobretudo, na produtividade dessa hortaliça nessa região. De 1984 a 2010, a área diminuiu de 33 hectares para 12 hectares cultivados de pimentão e a produtividade da cultura de 18.660 kg ha-1 para 11.200 kg ha-1. Diante do exposto, o objetivo do trabalho foi identificar os melhores híbridos de pimentão para as condições edafoclimáticas da região. O experimento foi conduzido em casa de vegetação no Campus Experimental de Registro, da Universidade Estadual Paulista, no município de Registro/SP, coordenadas 24º32'05''S e 47º51'40''W, de dezembro/2011 a julho/2012. O delineamento foi em blocos casualizados, com 13 tratamentos e três repetições. Os híbridos (tratamentos) foram de coloração vermelho e amarelo. O cultivo do foi realizado em vasos plásticos de 13 dm3 preenchidos com substrato (fibra da casca de coco), contendo uma planta por vaso, dispostos em fileiras simples. O espaçamento foi de 1,0 m entre linhas e 0,5 m entre plantas. A adubação foi realizada através de fertirrigação por gotejamento com solução nutritiva. As plantas foram conduzidas com quatro hastes. As colheitas ocorriam quando os frutos apresentavam 70% coloração. Foram avaliadas seis características agronômicas e realizado análise econômica. Os dados médios das características foram submetidos à análise de variância pelo teste F e, as médias comparadas pelo teste de Skott-Knott a 5% de probabilidade. Houve diferença estatística entre os híbridos (tratamentos) para todas as variáveis avaliadas, exceto massa fresca da placenta. Os híbridos Bell Quadrado Vermelho 05PIM00047, TPC 11173, Cônico Vermelho 05PIM0055, Lamuyo Amarelo 08PIM00133 e Bell Quadrado Amarelo 07PIM00104 são os mais promissores agronomicamente para cultivo em casa de vegetação na região do Vale do Ribeira. O híbrido de fruto vermelho que apresentou maior receita líquida foi Cônico Vermelho 05PIM0055 e o de coloração amarela Lamuyo Amarelo 05PIM00030. Palavras chave: Capsicum annuum, cultivo sem solo, desempenho agroeconômico

Sweet pepper hybrids performance under greenhouse cultivation in Vale do Ribeira, São Paulo State, Brazil. Abstract The sweet pepper is one of the ten vegetables with greatest economic expression in Brazil. The production areas are spread all over the national territory, but the ones in the São Paulo and Minas Gerais State are owned of the greater national output. The Vale do Ribeira region was identified in the 80’s as a promising area for sweet pepper production due to the possibility to grow them all the year round. However, it is observed a decrease in the cultivation area and foremost in its productivity. From 1984 to 2010, the cultivation area has decreased from 33 to 12 hectares of sweet pepper and the productivity from 18,660 kg ha-1 to 11,200 kg ha-1. Given that background, the aim of this research was to identify the best sweet pepper hybrids for the soil and weather conditions of this region. The experiment was performed in greenhouses of the Registro Experimental Campus, of the University of São Paulo, in Registro-SP, located in 24º32'05''S and 47º51'40''W, from December, 2011 to July, 2012. A randomized block experimental design was performed, with 13 treatments and 3 replications. The hybrids (treatments) were red and yellow colored. The cultivation was made in plastic pots of 13 dm3 with substrate (coconut husk fiber), holding one plant per pot and positioned in simple lines. The spacing was 1.0 m between lines and 0.5 m between plants. The fertigation was performed through drip irrigation with the appropriate nutrient solution. The plants were managed with four stems and harvests performed when fruits presented 70% of their coloring. Six agronomic characteristics were evaluated and an economic analysis was also performed. The means were submitted to the variance analysis through F test and compared by Scott-Knott test at 5% probability. There was a statistical difference among the hybrids (treatments) for all evaluated characteristics except for the placenta fresh mass. The hybrids Red Bell Square Pepper 05PIM00047, TPC

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11173, Red Conic Pepper 05PIM0055, Yellow Lamuyo 08PIM00133 and Yellow Bell Square Pepper 07PIM00104 are the most promising varieties to the cultivation in greenhouse in the Vale do Ribeira lands. The hybrid of red fruit that presented the greatest net revenue was the Red Conic Pepper 05PIM0055 and Yellow Lamuyo 05PIM00030. Keywords: Capsicum annuum, soilless, agrieconomic performance

Introdução O pimentão (Capsicum annuum L.) configura-se entre as dez hortaliças de maior expressão econômica no país, pois é uma hortaliça fruto que se tornou popular e apreciada pelos brasileiros pelo seu sabor. As áreas de produção estão em todo o território nacional, contudo é nos estados de São Paulo e Minas Gerais onde são verificadas as maiores produções (Ibge, 2011). A região do Vale do Ribeira (SP) foi identificada como promissora para a produção desta hortaliça, devido a possibilidade de se produzir durante todo o ano (Ishimura et al., 1989), permitindo assim produção na entressafra. Contudo, verifica-se um declínio na área cultivada e, sobretudo, na produtividade da hortaliça no Vale do Ribeira. De 1984 a 2010, a área diminuiu de 33 hectares para 12 hectares cultivados e a produtividade da cultura de 18.660 kg ha-1 para 11.200 kg ha-1 (Iea, 2011). A adoção de tecnologias pelo produtor torna-se fundamental para o aumento da produtividade e melhoria da qualidade do produto e, consequentemente, maior rentabilidade. Dentre as tecnologias existentes, a adoção de sementes melhoradas é uma ferramenta de fácil acesso pelo produtor, haja vista que esta traz consigo características agronômicas desejáveis, tais como: produção elevada, qualidade de fruto, características morfológicas desejadas, resistência à patógenos, dentre outras. Para atender às exigências ambientais da cultura e expressão máxima das sementes híbridas, o uso do cultivo protegido vem se apresentando como uma alternativa vantajosa para os produtores. Este ambiente possibilita maior segurança ao produtor na produção, com colheitas programadas, reduzindo a perdas de frutos e aumentando a qualidade dos mesmos e a rentabilidade da produção, vantagens essas que não são observadas no cultivo realizado em campo. Diante do exposto, o presente trabalho teve por objetivo avaliar o desempenho agronômico e econômico de híbridos de pimentão colorido em casa de vegetação na região do Vale do Ribeira-SP.

Material e Métodos O experimento foi conduzido em casa de vegetação no Campus Experimental de Registro, pertencente à Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, localizado no município de Registro-SP, coordenadas 24º32'05''S e 47º51'40''W, durante o período de dezembro/2011 a julho/2012. Segundo a classiﬁcação de Köppen, o clima da região é definido como da categoria mesotérmica cfa em transição para cwa (clima tropical de transição para subtropical), ou seja, quente/úmido apresentando temperaturas médias anuais entre 20° e 22° C. O delineamento foi realizado em blocos casualizados, com 13 tratamentos e três repetições (blocos). Os híbridos (tratamentos – Tabela 1) foram de coloração vermelha ou amarela dos grupos retangular, cônico ou quadrado. Cada parcela do tratamento foi composta por cinco plantas, totalizando 195 plantas experimentais avaliadas. No dia 09 de dezembro de 2011, foi realizada a semeadura indireta das sementes dos híbridos de pimentão em bandejas com 128 células piramidais. Em cada célula da bandeja foi colocada uma semente da cultivar em substrato (Bioplant®) que recebeu de 3 a 4 irrigações diárias. O transplante ocorreu em 24 de janeiro quando as plantas apresentavam de 6 a 8 folhas.

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Tabela 1. Híbridos de pimentão utilizados no experimento, identificados pela coloração e formato. Híbrido Pimentão Híbrido Lamuyo Vermelho 07PIM00085 (F)* Pimentão Híbrido Lamuyo Vermelho 08PIM00132 (F) Pimentão Híbrido Lamuyo Vermelho 08PIM00134 (F) Pimentão Híbrido Lamuyo Vermelho 07PIM00086 (F) Pimentão Híbrido Cônico Vermelho 05PIM00055 (F) Pimentão Híbrido Cônico Vermelho 05PIM00033 (F) Pimentão Híbrido Bell Quadrado Vermelho 05PIM00047 (F) Pimentão Híbrido Bell Quadrado Vermelho 08PIM00131 (F) Pimentão Híbrido Lucia R (S) Pimentão Híbrido Lamuyo Amarelo 05PIM00030 (F) Pimentão Híbrido Lamuyo Amarelo 08PIM00133 (F) Pimentão Híbrido TPC 11173 (A) Pimentão Híbrido Bell Quadrado Amarelo 07PIM00104 (F) *Empresas = Feltrim; S = Sakata; A = Agristar

Coloração

Vermelho

Amarelo

Formato Retangular Retangular Retangular Retangular Cônico Cônico Quadrado Quadrado Retangular Retangular Retangular Retangular Quadrado

A condução vertical da planta foi realizada conforme o crescimento da planta, sendo a primeira realizada a 0,5 metro do vaso, mantidas eretas com auxílio de fitilho plástico, evitando o tombamento e quebra da haste, utilizando para tal um alceador. Juntamente com a condução, foi eliminada a primeira flor emitida em cada planta, devido ao forte dreno proporcionado à planta, possibilitando a melhor distribuição dos fotoassimilados para as partes vegetativas. As duas primeiras hastes foram tutoradas com fitilhos plásticos amarrados a 2,0 metros de altura quando iniciaram o arqueamento devido ao peso das mesmas, sendo uma haste orientada para a direita e outra à esquerda. A partir da formação das quatro hastes, os demais ramos foram desbrotados conforme surgiam. Cada uma das hastes foi tutorada individualmente mantendo o formato em “V”. Os frutos originados também foram tutorados com o auxílio do alceador quando necessário para evitar possíveis quebras das hastes e/ou queda do fruto devido ao peso ganho. O controle de pragas e doenças foi realizado conforme a necessidade. A capina foi realizada quinzenalmente manualmente. Os frutos foram coletados quando apresentavam 70% de coloração (amarela ou vermelha). A colheita foi realizada durante um período de quatro meses com início em 10 de abril e término de 23 de julho de 2012. Os dados das características avaliadas foram coletados imediatamente após a colheita dos pimentões. Os atributos de caracterização dos frutos de pimentão avaliados foram: comprimento (cm), diâmetro (cm), massa fresca da placenta (kg), espessura do mesocarpo (mm), massa fresca (kg) e produção total e comercial (kg). Os dados médios, das características mensuradas nos frutos, foram submetidos à análise de variância pelo teste F e, as médias comparadas pelo teste de Skott-Knott a 5% de probabilidade, com auxílio do Programa Sisvar. Para a característica de comprimento, realizou-se análise estatística somente para os híbridos do formato retangular (oito híbridos), não sendo possível realizar análise para os demais formatos por não atingirem número mínimo de graus de liberdade. A viabilidade econômica foi determinada de acordo com o levantamento de valores do custo operacional total (COT), receita bruta (RB) e receita líquida (RL). Os valores utilizados para determinação do custo de produção da cultura do pimentão foram obtidas para as condições do estudo durante o período de experimentação. A estrutura de determinação do COT utilizada foi a proposta por Matsunaga et al. (1976) e utilizada pelo Instituto de Economia Agrícola – IEA. Os preços do pimentão amarelo e vermelho para o cálculo da receita bruta foram retirados da cotação do setor atacadista do

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CEAGESP, para o período de colheita em questão. A RL foi obtida pela diferença entre a receita bruta e custo operacional total.

Resultados e Discussão Houve diferença estatística entre os híbridos de pimentão (tratamentos) para todas as variáveis avaliadas (comprimento, diâmetro, espessura do mesocarpo e massa fresca dos frutos de pimentão), exceto massa fresca da placenta. Ainda com exceção dessa mesma variável, os valores de coeficiente de variação apresentaram boa precisão experimental. Comercialmente, o comprimento médio dos frutos pode variar de 4,0 a 27,0 cm, de acordo com o proposto pelas normas do Instituto Brasileiro de Qualidade em Horticultura – HortiBrasil. O comprimento médio dos frutos obtidos no experimento foi de 11,85 cm, considerando que foi realizado análise somente para o grupo retangular, uma vez que para os demais grupos não houve graus de liberdade o suficiente para se realizar análise estatística. Os híbridos Lamuyo Vermelho 07PIM00085 e Lamuyo Vermelho 05PIM00086 foram superiores aos demais, com valores de 13,51 e 13,55 cm, respectivamente (Tabela 2). Este valor médio apresenta-se superior quando comparado à avaliação realizada por Charlo et al. (2009) sob mesmas condições (cultivo protegido e fertirrigação em fibra da casca de coco) de produção (9,5 cm) e, também, Silva et al. (2005) em sistema hidropônico NFT (8,5 cm). Para o diâmetro dos frutos a média obtida foi de 7,45 cm com superioridade do híbrido Lamuyo Amarelo 08PIM00133 (Tabela 2). A faixa para frutos comerciais pode ser de 4,0 a 12,0 cm. Diferentemente da avaliação de comprimento, a variável diâmetro apresentou-se inferior aquelas determinadas nos trabalhos supracitados (Charlo et. al., 2009; Silva et al., 2005), que foram 8,26 e 10,75 cm, respectivamente. Assim sendo, para as duas características mencionadas, todos os híbridos testados estão dentro da faixa de comercialização. A média da massa fresca da placenta foi de 11,58 gramas, não ocorrendo diferenças estatísticas (Tabela 2). Este fato pode ter ocorrido pela inexistência de metodologia para coleta do material a ser avaliado, o que diminui a precisão dos dados amostrados. Os híbridos Bell Quadrado Amarelo 07PIM00104, Lamuyo Amarelo 05PIM00030, Lamuyo Vermelho 08PIM00134 e Lamuyo Vermelho 07PIM00085 apresentaram-se superiores, com valores de 7,33 e 6,66 mm para espessura de mesocarpo (Tabela 2). A média dos tratamentos (6,15 mm) demonstrou-se superior quando comparada ao trabalho de Frizzone et al. (2001), que encontrou valores de 2,5 a 5,6 mm, trabalhando com pimentão do subgrupo amarelo. A espessura do mesocarpo é o principal constituinte do peso final do produto. Outro ponto a ser considerado é a ‘vida pós-colheita’, uma vez que ela é aumentada conforme o aumento da espessura do mesocarpo, pois o fruto torna-se mais resiste ao transporte e manuseio. Outro fator de extrema importância em questão de desempenho dos híbridos, além de suas características qualitativas é a quantificação do produto produzido, possivelmente sendo o fator de maior interesse dos produtores. A produtividade permite uma estimação inicial de viabilidade da cultura em determinada região, tanto em relação aos fatores edafoclimáticos como a necessidade de adoção de tecnologias. A produtividade média dos híbridos foi de 53,14 t ha-1. Bell Quadrado Vermelho 05PIM00047, TPC 11173, Cônico Vermelho 05PIM0055, Lamuyo Amarelo 08PIM00133 e Bell Quadrado Amarelo 07PIM00104 apresentaram-se estatisticamente superiores (Tabela 2). Furlan et al. (2002), estudando lâminas de irrigação e aplicação de CO2 na produção de pimentão cv. Mayata, em ambiente protegido, observaram um rendimento máximo de 14,3 t ha-1. Desta forma, verifica-se que as produções encontradas estão superiores ao do referido autor. Portanto, os híbridos testadas no experimento demonstram-se aptas ao desenvolvimento nas condições edafoclimáticas da região do Vale do Ribeira para a época em que o experimento foi conduzido. A produção comercial está atrelada a produtividade do híbrido com a qualidade dos frutos produzidos. A média comercial obtida foi 50,31 t ha-1, ou seja, 2,83 t ha-1 inferior em relação à produtividade total.

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Estatisticamente os híbridos Bell Quadrado Vermelho 05PIM00047, TPC 11173, Cônico Vermelho 05PIM0055, Lamuyo Amarelo 08PIM00133 e Bell Quadrado Amarelo 07PIM00104 apresentaram-se superiores (Tabela 2). Os híbridos inferiores estatisticamente foram aquelas que apresentaram o maior número de frutos inviáveis à comercialização. Dentre eles destacam-se os híbridos Lamuyo Vermelho 08PIM00134 e Cônico Vermelho 05PIM00033 que apresentaram reduções de 8,69 e 8,58 t ha-1, respectivamente. Tabela 2. Comprimento (C), diâmetro (Ø), massa fresca da placenta (MFP), espessura de mesocarpo (EM), produção total (PT) e produção comercial (PC) de frutos de pimentão colorido cultivados em casa de vegetação . Híbrido

C (cm)

Ø (cm)

MFP (g)

Cônico Vermelho 05PIM0055 Cônico Vermelho 05PIM00033 Lamuyo Vermelho 07PIM00085 Lamuyo Vermelho 05PIM00086 Lamuyo Amarelo 08PIM00133 Lamuyo Vermelho 08PIM00134 Lamuyo Amarelo 05PIM00030 Lamuyo Vermelho 08PIM00132 Lúcia R TPC 11173 Bell Quadrado Vermelho 08PIM00131 Bell Quadrado Vermelho 05PIM00047 Bell Quadrado Amarelo 07PIM00104 CV (%) F

• • 13,51 a 13,55 a 12,76 b 12,40 b 12,35 b 11,60 c 11,53 c 10,88 c • • • 3,29 16,37 11,85

6,49 d 6,43 d 7,59 b 7,71 b 8,50 a 7,36 b 7,70 b 7,57 b 7,19 c 7,68 b 7,72 b 7,10 c 7,88 b 3,06 17,95 7,45

9,66 a 9,66 a 11,66 a 12,33 a 11,33 a 10,00 a 13,33 a 13,66 a 14,00 a 10,66 a 12,33 a 10,00 a 12,00 a 24,92 0,83 11,58

EM (mm) PT (kg ha-1) PC (kg ha-1)

5,00 b 6,33 b 6,66 a 6,00 b 6,00 b 6,66 a 7,33 a 5,66 b 5,66 b 5,66 b 6,00 b 5,66 b 7,33 a 11,04 3,08 6,15

61,06 a 42,84 b 50,43 b 50,14 b 60,38 a 52,34 b 47,15 b 47,90 b 44,29 b 63,20 a 49,09 b 64,43 a 57,72 a 12,65 3,58 53,14

60,27 a 34,26 b 49,12 b 43,27 b 59,43 a 43,65 b 43,94 b 45,72 b 43,40 b 62,00 a 48,96 b 63,84 a 56,02 a 13,01 3,80 50,31

*Médias seguidas de mesmas letras, na coluna, não diferem estatisticamente entre si, pelo teste de Scott Knott a 5% de probabilidade. •Não foi realizada análise estatística para esses híbridos por pertencerem aos formatos cônico e quadrado e, a quantidade não ser suficientes para atingir um grau de liberdades mínimo para realização de análise de variância.

O custo operacional total foi obtido em função dos gastos efetivos de produção para cultivo de 195 plantas de pimentão (Tabela 3), totalizando R$ 3.238,79. A partir destes valores é possível se obter uma estimativa da receita bruta do produtor em função de sua produção. O período de interesse compreende os valores médios de R$ 2,89, R$ 2,57, R$ 3,44 e R$ 6,93 para o quilo (kg) do pimentão vermelho e R$ 3,72, R$ 2,66, R$ 3,44 e R$ 5,96 paro o quilo do pimentão amarelo, respectivamente para os meses abril, maio, junho e julho de 2012. O híbrido de fruto amarelo que apresentou maior receita bruta foi o Lamuyo Amarelo 05PIM00030 com R$ 6.231,88 (195 plantas) e, dentre os de coloração vermelha foi o híbrido Cônico Vermelho 05PIM0055 com R$ 5.953,69, uma diferença de R$ 278,07 de receita bruta para uma população de 195 plantas. A Receita Líquida para híbridos de coloração vermelha varia de R$ 1732,97 a R$ 2714,91 e do amarelo de R$ 2343,43 a R$ 2993,09. A maior receita líquida foi obtida pelo híbrido Lamuyo Amarelo 05PIM00030 estimada em R$ 2.993,09 para 195 plantas. Dentre os híbridos de coloração vermelha o Cônico Vermelho 05PIM0055 apresentou maior receita líquida, R$ 2.714,91 (Tabela 3). Levando-se em consideração os aspectos agronômicos e econômicos do cultivo de híbridos de pimentão colorido nas condições experimentais proposta, a região pode ser considerada promissora para a produção de pimentão amarelo/vermelho, sendo importante a continuidade e a realização de novos estudos a fim de desenvolver tecnologias para a cultura na região.

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Amarelo

Vermelho

Tabela 3. Relação de receita bruta (RB), custo operacional total (COT) e receita líquida (RL) dos híbridos coloridos cultivados em casa de vegetação no Vale do Ribeira/SP. Híbridos RB COT RL Lamuyo Vermelho 08PIM00132 4.971,75* 3.238,79 1.732,97 Bell Quadrado Vermelho 08PIM00131 5.092,06 3.238,79 1.853,27 Bell Quadrado Vermelho 05PIM00047 5.208,72 3.238,79 1.969,93 Lamuyo Vermelho 08PIM00134 5.494,01 3.238,79 2.255,23 Lamuyo Vermelho 07PIM00085 5.649,78 3.238,79 2.411,00 Lamuyo Vermelho 05PIM00086 5.742,22 3.238,79 2.503,43 Cônico Vermelho 05PIM00033 5.797,97 3.238,79 2.559,18 Cônico Vermelho 05PIM0055 5.953,69 3.238,79 2.714,91 Bell Quadrado Amarelo 07PIM00104 5.582,22 3.238,79 2.343,43 TPC 11173 5.589,37 3.238,79 2.350,58 Lúcia R 5.690,53 3.238,79 2.451,74 Lamuyo Amarelo 08PIM00133 6.098,27 3.238,79 2.859,49 Lamuyo Amarelo 05PIM00030 6.231,88 3.238,79 2.993,09 *Valores expressos em Reais para 195 plantas de pimentão colorido cultivo em casa de vegetação.

Conclusão Os híbridos Bell Quadrado Vermelho 05PIM00047, TPC 11173, Cônico Vermelho 05PIM0055, Lamuyo Amarelo 08PIM00133 e Bell Quadrado Amarelo 07PIM00104 são os mais promissores agronomicamente para cultivo em casa de vegetação na região do Vale do Ribeira. O híbrido de fruto vermelho que apresentou maior receita líquida foi Cônico Vermelho 05PIM0055 e o de coloração amarela Lamuyo Amarelo 05PIM00030.

Agradecimentos À Fapesp pelo auxílio concedido (processo nº 2012/08763-0) e a bolsa de Iniciação Científica concedida a segunda autora (processo nº 2011/08764-4).

Bibliografia Charlo, H. C. O., Castoldi, R., Fernandes, C., Vargas, P. F., Braz, L. T. (2009). Cultivo de híbridos de pimentão amarelo em fibra da casca de coco. Horticultura Brasileira 27, 155-159. Furlan, R. A., Rezende, F. C., Alves, D. R. B., Folegatti, M. V. (2002). Lâmina de irrigação e aplicação de CO2 na produção de pimentão cv. Mayata, em ambiente protegido. Horticultura Brasileira 20, 547-550. Frizzone, J. A., Gonçalves, A. C. A., Rezende, R. (2001). Produtividade do pimentão amarelo, Capsicum annuum L., cultivado em ambiente protegido, em função do potencial mátrico de água no solo. Acta Scientiarum 23, 1111-1116. Goto R., Rossi F. (1997). Cultivo de pimentão em estufa. Manual. Viçosa: CPT. 66p. Ibge. Levantamento Sistemático da Produção Agrícola. Disponível em: <http://www.ibge.gov.br/home/estatistica/indicadores/agropecuaria/lspa/default.shtm>. Acesso em: 11 mar 2011. Iea (Instituto de Economia Agrícola). Estatísticas de Produção da Agropecuária Paulista. Disponível em: < http://ciagri.iea.sp.gov.br/nia1/subjetiva.aspx?cod_sis=1&idioma=1> Acesso em: 11 mar 2011. Ishimura, I., Passos, F. A., Lisbão, R. S., Fornasier, J. B., Igue, T., Feitosa, C. T., Sáes, L. A. (1989). Adubação do pimentão em solo orgânico álico do Vale do Ribeira (SP). Bragantia 48, 233-239. Matsunaga, M. (1976). Metodologia de custo de produção utilizada pelo IEA. Agricultura São em Paulo 1, 123140. Silva, E. M. S., Freitas, B. M., Silva, L. A., Cruz, D. O., Bomfim, I. G. A. (2005). Biologia floral do pimentão (Capsicum annuum) e a utilização da abelha jandaíra (Melipona subnitida Ducke) como polinizador em cultivo protegido. Revista Ciência Agronômica 36, 286-290.

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Influencia del riego superficial por goteo sobre la Verticilosis del olivo en condiciones de ambiente natural A. Santos-Rufo, V. Vega, J.J. Hidalgo, J.C. Hidalgo y D. Rodríguez-Jurado. IFAPA Centro “Alameda del Obispo”, Apdo. 3092, 14080 Córdoba. dolores.rodriguez.jurado@juntadeandalucia.es

Resumen La prevalencia e incidencia de la Verticilosis del olivo (VO) son mayores en plantaciones de olivar en regadío que en secano en Andalucía (España). Es generalmente aceptado para otros huéspedes de Verticillium dahliae, que al aumentar la cantidad de agua y los eventos de riego se incrementen la incidencia y/o severidad de las Verticilosis. Alcanzar este conocimiento en relación a la VO es imprescindible en el contexto de una estrategia de manejo integrado de la enfermedad en Andalucía. Por ello, se propuso valorar los efectos del contenido de agua en el suelo y la frecuencia de riego por goteo sobre el progreso de la VO y la dinámica temporal del hongo en el suelo en un contexto cultivar-aislado con garantías para el desarrollo de la enfermedad. Para abordar aquellos objetivos se ha dispuesto un experimento en la finca experimental del IFAPA “Alameda del Obispo” en Córdoba. Los plantones de olivo ´Picual´ (uno por maceta) crecieron en una mezcla de suelo infestada o no infestada (control) con propágulos de un aislado defoliante de V. dahliae perteneciente al grupo de mayor virulencia del patógeno sobre olivo (letal). Un sistema de riego superficial por goteo con 4 emisores por plantón proporcionó dos rangos de contenido de agua en el suelo (alto y bajo) y tres frecuencias de riego (diaria, semanal y una combinación de ellas). Los síntomas de Verticilosis se diagnosticaron y valoraron periódicamente y se realizó un seguimiento temporal de los niveles de inóculo de V. dahliae en el suelo. Los datos preliminares del periodo primavera-otoño muestran que la VO fue más afectada por la frecuencia de riego que por el contenido de agua en el suelo. Los niveles de inóculo de V. dahliae en el suelo no explicaron el desarrollo de la enfermedad durante el periodo experimental. Palabras clave: Verticillium dahliae, riego, olivo, densidad de inóculo.

Influence of surface drip irrigation on Verticillium wilt of olive in natural environmental conditions Abstract The prevalence and incidence of Verticillium wilt of olive (VWO) are higher in irrigated olive orchards than dryfarming ones in Andalusia (Southern Spain). It is generally accepted for other Verticillium dahliae host plants that increasing the amount of water and irrigation events will increase the disease incidence and/or severity. To reach this knowledge about VWO is essential for an integrated disease management strategy in Andalusia. This study was aimed to assess the effects of water content in the soil and drip-irrigation frequency on the progress of VWO and the temporal dynamics of the fungus in soil in a cultivar-isolate framework suitable for the development of the disease. To achieve those objectives, a natural environmental conditions pot-experiment was placed at the experimental farm of IFAPA "Alameda del Obispo" in Cordoba (Southern Spain). 'Picual' (susceptible) potted olive plants (one per pot) grew in a soil mixture infested or not (control) by propagules of one defoliating V. dahliae isolate belonging to the highest virulent group to olive (lethal). A surface drip irrigation system with 4 droppers per plant supplied two rates of water content in the soil (high and low) and three irrigation frequencies (daily, weekly, and daily-cum-weekly). Verticillium wilt symptoms were periodically diagnosed and assessed, and inoculum levels of V. dahliae in soil were monitored regularly. Preliminary data collected in the spring to fall period showed that VWO was affected stronger by the irrigation frequency than the rate of water content in the soil. The inoculum levels of V. dahliae in soil did not explain the development of Verticillium wilt during the experimental period. Keywords: Verticillium dahliae, irrigation, olive tree, inoculum density.

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Introducción y/o Justificación La Verticilosis del olivo (VO), originada por el hongo de suelo Verticillium dahliae Kleb., se puede considerar la principal amenaza fitopatológica y económica de este cultivo a nivel mundial (LópezEscudero y Mercado-Blanco, 2011; Jiménez-Díaz et al., 2012). La enfermedad se ha convertido en un grave problema para la viabilidad comercial del cultivo y la industria olivarera en Andalucía, debido a su amplia extensión y a la ocurrencia de ataques muy severos en cultivares susceptibles asociados muy frecuentemente a infecciones por el patotipo defoliante del hongo (López-Escudero et al., 2010; Jiménez-Díaz et al., 2011). La intensificación de las prácticas de cultivo ha contribuido al incremento de los ataques de la VO en Andalucía (Rodríguez-Jurado y Bejarano-Alcázar, 2007; Rodríguez et al., 2008; Rodríguez-Jurado, Moraño-Moreno y Bejarano-Alcázar, 2008; López-Escudero et al., 2010; Jiménez-Díaz et al., 2011). Se ha citado o señalado que el riego incrementa la incidencia de la VO comparado con la ausencia de riego en España (Blanco-López, Jiménez-Díaz y Caballero, 1984; Rodríguez et al., 2008: López-Escudero et al., 2010), Marruecos (Serrhini y Zeroual, 1995) y Siria (Al-Ahmad y Mosli, 1993). El riego es un factor productivo imprescindible que mejora el crecimiento vegetativo y la productividad del olivo respecto a secano (Hidalgo et al., 2011; Pastor Muñoz-Cobo, 2005; Vega et al., 2009) pero muy probablemente es el factor productivo que mayor impacto esté causando sobre la VO en Andalucía (Rodríguez-Jurado, Moraño-Moreno y Bejarano-Alcázar, 2008). Diversos trabajos coinciden en indicar que el riego incrementa la incidencia y/o severidad de las Verticilosis en otros huéspedes del hongo al aumentar la cantidad de agua que se aplica y/o la frecuencia de los riegos (Blanco, Melero-Vara y Jiménez-Díaz, 1987; Cappaert et al., 1994; Xiao y Subbarao, 2000). Alcanzar este conocimiento en relación a la VO es imprescindible para encontrar un equilibrio en el que la producción proporcionada por el aporte de agua al cultivo no esté limitada porque la enfermedad sea excesiva. En consecuencia, en este trabajo planteamos valorar los efectos del rango de humedad en el suelo y la frecuencia de riego por goteo sobre el progreso de la VO y la dinámica temporal de V. dahliae en el suelo.

Material y Métodos Plantones del cultivar Picual susceptible a la Verticilosis se dispusieron en condiciones de ambiente natural en una mezcla de suelo en contenedores de gran volumen. Los plantones se trasplantaron (1 plantón/maceta) a una mezcla de suelo infestada o no infestada (controles) por V. dahliae a comienzos de primavera. Se utilizó un aislado del patotipo defoliante de V. dahliae dentro del grupo de mayor virulencia sobre olivo (Moraño-Moreno, Bejarano-Alcázar y Rodríguez-Jurado, 2011). La mezcla de suelo fue infestada añadiendo un sustrato artificial previamente colonizado por el patógeno, disponiendo en la mezcla de suelo infestada una concentración de inóculo lo suficiente alta como para reproducir consistentemente la enfermedad. La mezcla de suelo no infestada (controles) se trató de manera similar excepto porque el sustrato artificial no fue colonizado por el patógeno. El suelo en las macetas se regó mediante un sistema de riego superficial localizado colocado alrededor del tallo del plantón (4 emisores por plantón). Las necesidades hídricas de los olivos fueron satisfechas de distinta manera mediante 2 rangos de humedad en el suelo (capacidad de campo o rango alto, y el 65% de ella o rango bajo, fijados al inicio del experimento) y tres frecuencias de riego (diaria, semanal, y una combinación de ellas). El consumo de agua por los plantones se controló gracias a 12 balanzas de precisión sobre las que se dispusieron permanentemente las macetas (una por tratamiento experimental), actuando a modo de microlisímetro, aportando medidas en continuo. También se colocaron sondas de humedad a distintas profundidades en diferentes macetas de cada tratamiento para controlar el contenido de agua en el suelo. El suelo fue protegido de la humectación por la lluvia. El experimento se realizó en parcelas subdivididas (split-split-plot) con 4 bloques (6 plantones por bloque, 1 plantón por maceta). Se realizó una valoración de la enfermedad en todos los plantones mediante: i) la evaluación periódica de la severidad de los síntomas de Verticilosis (estimada según una escala 0-4 basada en el porcentaje

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de parte aérea afectada por síntomas de clorosis, marchitez, defoliación y/o necrosis; 0=sin síntomas, 1=1-33%, 2=34-66%, 3= 67-100%, 4= planta muerta) (Rodríguez-Jurado, 1993; Rodríguez-Jurado et al., 1993); y, ii) la confirmación o no de la infección aérea del plantón por V. dahliae mediante el aislamiento del patógeno de las plantas (hojas y brotes). La evolución temporal de la densidad de inóculo (DI) total de V. dahliae en el suelo se estimó en el momento del transplante y en distintos periodos del año a conveniencia del estudio. Para ello, se recogieron muestras de la mezcla de suelo de macetas (2-4) de todos los tratamientos experimentales. De cada maceta se recogieron sub-muestras (4) de suelo, las cuales se mezclaron para estimar la DI total mediante dilución y siembra en placa sobre medio de cultivo semiselectivo para V. dahliae (Agar Polipectato Sódico Modificado; Butterfield y DeVay, 1977). Las placas se observaron microscópicamente para cuantificar el número de unidades formadoras de colonias (ufc). Para el análisis de los datos, la severidad de síntomas de Verticilosis en cada plantón se utilizó para estimar distintas variables de enfermedad: la Incidencia de Enfermedad Final (IEF; 0-100%), el Índice de Intensidad de Enfermedad Final (IIEF; 0-100%) y el Área Bajo la Curva de Progreso del IIE estandarizada (ABCPEE; 0-100%) expresada como porcentaje del área máxima posible. Los valores de DI total se expresaron en porcentaje respecto a dicho número al inicio del experimento y se calculó el Área Bajo la Curva de Progreso de esta variable estandarizada (ABCPDIE). Las medias de tratamientos se compararon aplicando el contraste de la diferencia mínima significativa protegida de Fischer (P=0,05).

Resultados y Discusión El agua utilizada para el riego no estuvo infestada por V. dahliae y ninguno de los plantones crecidos sobre suelo no infestado manifestó síntomas de Verticilosis ni fue infectado en la parte aérea según los respectivos análisis realizados. Los síntomas de Verticilosis observados visualmente fueron positivamente corroborados por el aislamiento del hongo de la parte aérea al inicio del desarrollo de los síntomas. Los plantones manifestaron más frecuentemente síntomas de defoliación de hojas verdes tanto de ramas como del plantón completo y marchitez súbita (apoplejía) del plantón, ambos característicos de aislados pertenecientes al patotipo defoliante en inoculaciones artificiales (Rodríguez-Jurado et al., 1993; Rodríguez-Jurado et al., 2007). Los análisis estadísticos realizados de las variables de enfermedad en el periodo primavera-otoño detectaron diferencias significativas (P<0,05) entre los rangos de humedad en el suelo para la IEF y entre las frecuencias de riego para esta variable y el IIEF, sin interacción significativa entre ambos factores. Además, el análisis del ABCPEE mostró un valor del estadístico P muy próximo a la significación para la frecuencia de riego, algo que no ocurrió para el rango de humedad en el suelo o la interacción de los dos factores. La IEF promedió valores significativamente menores en los plantones regados a rango de humedad en el suelo bajo qué alto, independientemente de la frecuencia de riego. Esta tendencia se encontró también para el IIEF y ABCPEE aunque según estas variables no se detectaron diferencias significativas debidas a los rangos de humedad en el suelo (Figura 1). La frecuencia de riego afectó también a la IEF, la cual fue significativamente inferior en los plantones regados a diario que en los regados a las otras dos frecuencias de riego, que no difirieron entre sí, independientemente de los rangos de humedad en el suelo. El IIEF promediado para las frecuencias de riego fue también más bajo en los plantones regados diariamente y sus valores difirieron significativamente de los mostrados por los plantones regados a frecuencia combinada, en tanto la frecuencia semanal originó un IIEF medio entre las dos frecuencias anteriores que no se diferenció del IIEF a ninguna de ellas. El ABCPEE presentó una tendencia similar al IIEF porque fue más baja en los plantones regados a diario que en los regados semanalmente o combinando las dos frecuencias anteriores por este orden, sin diferenciarse significativamente entre ellos (Figura 1). El riego a frecuencia diaria disminuyó en el 63,1, 53,7 y 52,9% los valores de la IEF, el IIEF y el ABCPEE,

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respectivamente, en relación a los valores de las mismas variables promediados para los plantones regados a las otras dos frecuencias estudiadas (Figura 1). Estos resultados concuerdan en parte con aquellos obtenidos en cultivos de algodonero, patata y coliflor en los que se demostró que el riego incrementa la incidencia y/o severidad de la enfermedad al aumentar la cantidad de agua que se aplica y la frecuencia de los riegos (Blanco, Melero-Vara y Jiménez-Díaz, 1987; Cappaert et al., 1994; Xiao y Subbarao, 2000). Sin embargo discrepan con los resultados indicados para otros huéspedes del patógeno, como el arce y menta, donde la Verticilosis es más severa en condiciones de estrés hídrico que de alta humedad en el suelo (Pegg y Brady, 2002).

Figura 1. Desarrollo de síntomas de Verticilosis de acuerdo a tres variables de enfermedad en plantones de olivo regados a 2 rangos de humedad en el suelo (rango alto y bajo; RA y RB, respectivamente) según 3 frecuencias de riego (diaria, semanal y una combinación de ellas; FD, FS y FC, respectivamente). Las medias para los rangos de humedad en el suelo (rojo) y las frecuencias de riego (negro) con distinta letra difieren significativamente según el contraste LSD (P≤0,05). ABCPEE*= Área Bajo la Curva de Progreso del Índice de Intensidad de Enfermedad Estandarizada.

La DI total (número de unidades formadoras de colonias por gramo de suelo seco expresado en porcentaje respecto a dicho número al inicio del experimento) de V. dahliae en el suelo fluctuó con el tiempo para todos los tratamientos y fue significativamente influida sólo por la frecuencia de riego de acuerdo al ABCPDIE (Figura 2). La DI total no varió significativamente con algún factor experimental a comienzos de la primavera o cuando los síntomas se iniciaron en los plantones y, aunque disminuyó durante el periodo primavera-verano en todos los tratamientos, presentó una tendencia a depender sólo de la frecuencia de riego, siendo la DI total significativamente más baja en los suelos que se regaron a frecuencia diaria seguidos de los regados semanalmente y a frecuencia combinada, que no difirieron entre sí de acuerdo a los datos de verano (datos no presentados). Estos resultados variaron durante el otoño dependiendo del tratamiento aunque el análisis del ABCPDIE declaró significativo sólo el efecto del factor frecuencia de riego. Los valores del ABCPDIE promediados para la frecuencia combinada fueron significativamente más altos que los valores a las frecuencias diaria y semanal, que no difirieron entre sí (Figura 2). Por lo tanto, la frecuencia de riego por goteo de plantones de olivo modifica los niveles de inóculo de V. dahliae en el suelo disponibles para causar enfermedad y su efecto sobre la DI total puede variar con el tiempo. Estos resultados están parcialmente de acuerdo con los obtenidos en otros trabajos que demuestran que la densidad de esclerocios en el suelo húmedo próximo a los goteros incrementa más que en el suelo seco alejado de los mismos (López-Escudero y Blanco-López, 2005) y, que tanto la cantidad de agua que se aplica al suelo como la frecuencia de riego por goteo influyen en los niveles de inóculo de V. dahliae en condiciones estandarizadas óptimas para el patógeno y en ausencia de la planta (Moraño-Moreno , Bejarano-Alcázar y Rodríguez-Jurado, 2010).

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Figura 2. Área Bajo la Curva de Progreso de la Densidad de Inóculo total Estandarizada descrita por la densidad de inóculo total de Verticillium dahliae en el suelo en el que crecieron plantones de olivo regados a 2 rangos de humedad en el suelo (rango alto y bajo; RA y RB, respectivamente) según 3 frecuencias de riego (diaria, semanal y una combinación de ellas; FD, FS y FC, respectivamente). Las medias para los rangos de humedad en el suelo (rojo) y las frecuencias de riego (negro) con distinta letra difieren significativamente según el contraste LSD (P≤0,05).

Conclusiones La VO fue más influenciada por la frecuencia de riego que por el rango de humedad en el suelo durante el período primavera-otoño. La IEF y el IIEF además del ABCPEE fueron significativamente menores e inferiores respectivamente, en las plantas regadas todos los días independientemente del rango de humedad en el suelo. La IEF fue afectada también por el rango de humedad en el suelo. Esta variable fue menor en las plantas regadas a rango de humedad en el suelo bajo, independientemente de la frecuencia de riego. La DI total de V. dahliae en el suelo no parece explicar el desarrollo de la enfermedad durante el periodo primavera-otoño, sin embargo la DI total difirió también más con la frecuencia de riego que con el rango de humedad en el suelo según el ABCPDIE. Las plantas regadas a diario y semanalmente mostraron valores del ABCPDIE significativamente menores comparados con los valores a la otra frecuencia de riego. Estos resultados preliminares deben considerarse con precaución hasta ser corroborados tras un mayor periodo experimental.

Agradecimientos Investigaciones financiadas por el proyecto del INIA RTA2011-00019-00-00 y el proyecto del IFAPA PP.TRA.TRA2010.10, parcialmente financiados por recursos procedentes del Fondo Europeo de Desarrollo Regional dentro del Programa Operativo FEDER de Andalucía 2007-2013.

Bibliografía Al-Ahmad, M.A., and Mosli, M.N. (1993). Verticillium wilt of olive in Syria. Bulletin OEPP/EPPO Bulletin 23, 521-529. Blanco, M.A., Melero-Vara, J.M., and Jiménez-Díaz, R.M. (1987). Influence of irrigation management on the development of Verticillium wilt of cotton. Procceeding of 7th Congress of the Mediterranean Phytopathology Union. Granada (España), 158-160. Blanco-López, M.A., Jiménez-Díaz, R.M., and Caballero, J.M. (1984). Symptomatology, incidence and distribution of Verticillium wilt of olive trees in Andalucía. Phytopathologia Mediterranea 23, 1-8. Butterfield E.J., and DeVay J.E. (1977). Reassessment of soil assays for Verticillium dahliae. Phytopathology 67, 1073–1078.

202

Cappaert, M.R., Powelson, M.L., Christensen, N.W., Stevenson, W.R., and Rouse, D.I. (1994). Assessment of irrigation as a method of managing potato early dying. Phytopathology 84, 792-800. Hidalgo J., Vega, V., Hidalgo, J.C., Orgaz, F., Pastor, M., and Fereres, E. (2011). Responses to different irrigation strategies of a traditional and an intensive olive orchard cv. Picual in Andalusia, Spain. Acta Horticulturae 888, 53-61. Jiménez-Díaz, R.M., Cirulli, M., Buvici, G., Jimenez-Gasco, M.M., Antoniou, P., and Tjamos, E. (2012). Verticillium wilt: a major threat to olive production. Current status and future prospects for its management. Plant Disease 96, 304-329. Jiménez-Díaz, R.M., Olivares-García, C., Landa, B.B., Jiménez-Gasco, M.M., and Navas-Cortés, J.A. (2011). Region-wide analysis of genetic diversity in Verticillium dahliae populations infecting olive in southern Spain and agricultural factor influencing the distribution and prevalence of vegetative compatibility groups and pathotypes. Phytopathology 101, 304-315. López-Escudero, F.J., and Blanco-López, M.A. (2005). Effects of drip irrigation on population of Verticillium dahliae in olive orchards. Journal of Phytopathology 153, 238-239. López-Escudero, F.J., and Mercado-Blanco, J.M. (2011). Verticillium wilt of olive: a case study to implement an integrated strategy to control a soil-borne pathogen. Plant and Soil 344, 1–50. López-Escudero, F.J., Mercado-Blanco, J.M., Roca, L., Valverde-Corredor, A., and Blanco-López, M.A. (2010). Verticillium wilt of olive in the Guadalquivir Valley (southern Spain): relations with some agronomical factors and spread of Verticillium dahliae. Phytopathologia Mediterranea 49, 370-380. Moraño-Moreno, R., Bejarano-Alcázar, J., and Rodríguez-Jurado, D. (2010). Efecto de la dosis y frecuencia de riego sobre los niveles de distintos propágulos de Verticillium dahliae en el suelo. Libro de resumenes del XV Congreso de la Sociedad Española de Fitopatología. Vitoria-Gasteiz (España), 284. Moraño-Moreno, R., Bejarano-Alcázar, J., and Rodríguez-Jurado, D. (2011). Grupos de virulencia de Verticillium dahliae sobre olivo presentes en las aguas subterraneas y superficiales utilizadas para el riego de olivares en Andalucía. XV Simposium Científico-Técnico Expoliva. Foro del olivar y medio ambiente. Jaén (España) OLI-08, 6 pp. Pastor Muñoz-Cobo, M. (2005). Cultivo del olivo con riego localizado. Junta de Andalucía y Mundi-Prensa. 783 pp. Pegg G.F., and Brady, B.L. (2002). Verticillium wilts. Cromwell Press, Trowbridge, UK, 552 pp. Rodríguez, E., García-Garrido, J.M., García, P.A., and Campos, M. (2008). Agricultural factors affecting Verticillium wilt in olive orchards in Spain. European Journal of Plant Pathology 122, 287-295. Rodríguez-Jurado, D. (1993). Interacciones huésped-parásito en la marchitez del olivo (Olea europaea L.) inducida por Verticillium dahliae Kleb. Tesis Doctoral, Universidad de Córdoba. 324 pp. Rodríguez-Jurado, D., and Bejarano-Alcázar, J. (2007). Dispersión de Verticillium dahliae en el agua utilizada para el riego de olivares en Andalucía. Boletin de Sanidad Vegetal. Plagas 33, 547-562. Rodríguez-Jurado, D., Blanco-López, M.A., Rapopport, H.F., and Jiménez-Díaz, R.M. (1993). Present status of Verticillium wilt of olive in Andalucía (southern Spain). Bulletin OEPP/EPPO Bulletin 23, 513-516. Rodríguez-Jurado, D., Jiménez-Martínez, R., Mercado-Blanco, J., and Jiménez-Díaz, R. M. (2007). Virulencia sobre plantones de olivo “Picual” de aislados de Verticillium dahliae que difieren en el patrón de marcadores moleculares. XIII Simposium Científico-Técnico Expoliva. Foro del olivar y el medio ambiente. Jaén (España) OLI-03, 8 pp. Rodríguez-Jurado, D., Moraño-Moreno, R., and Bejarano-Alcázar, J. (2008). Dispersion of defoliating and nondefoliating pathotypes of Verticillium dahliae in host crops by irrigation water in southern Spain. Journal of Plant Pathology 90 (S2), 419-420. Serrhini, M.N., and Zeroual, A. (1995). La Verticilosis del olivo en Marruecos. Olivae 58, 58-61. Vega, V., Hidalgo, J.C., Hidalgo, J., and Pastor, M. (2009). Deficit irrigation in traditional olive orchards cv. Picual in situations of very low water availability in Andalusia, Spain. International Symposium on Olive Irrigation and Oil Quality. Nazareth (Israel), P-5. Xiao, C.L., and Subbarao, K.V. (2000). Effects of irrigation and Verticillium dahliae on cauliflower root and shoot growth dynamics. Phytopathology 90, 995-1004.

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Tiempo óptimo de vibrado para el derribo de aceitunas Villalonga con un vibrador de masas de inercia A. Torregrosa1, S. Paz2, J. Sanz2, C. Ortiz1 1

Universitat Politècnica de València. Departamento de Ingeniería Rural y Agroalimentaria, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia, email: torregro@dmta.upv.es 2 Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias, Carretera Montcada-Náquera km 4.5, 46113 Valencia

Resumen La recolección mecánica de aceitunas mediante vibradores de troncos es una técnica ampliamente extendida en la actualidad, sin embargo, esta actividad sigue creando controversias entre los agricultores porque en ocasiones se causan daños a los árboles, principalmente descortezado del tronco y deshojado. El primer problema suele ser debido a equipos en mal estado de conservación y el segundo a tiempos de vibrado excesivos. Se ha estudiado el tiempo óptimo de derribo de algunas variedades como ‘Picual’ y ‘Hojiblanca’ muy extendidas en Andalucía, pero es conveniente analizar lo que ocurre con otras variedades y estructura de los árboles. En este sentido, se planteó una experiencia con olivos de la variedad ‘Villalonga’, la más extendida en la Comunidad Valencia. Se utilizó un vibrador de masas de inercia orbital, con una frecuencia de 15,4 Hz y unos desplazamientos picopico, medidos a la altura de la cruz (0,9 m de altura) de 2,6 cm. Los tratamientos experimentales consistieron en aplicar vibraciones con las siguientes duraciones: T1, 5 s; T2 5 + 5 s; T3, 5 + 5 + 5 s y T4, 5 + 5 + 5 +5 s, a 10 árboles por repetición, recogiendo los frutos derribados tras cada vibración. En la primera vibración de 5 s se desprendieron el 87% de los frutos presentes en el árbol, la segunda vibración, derribó un 9%, mientras que la tercera y cuarta vibración tan sólo desprendieron un 2 % y un 1% respectivamente. Se analizaron las posibles relaciones entre el índice de madurez de las aceitunas y el porcentaje de frutos caídos antes de las vibraciones, con el porcentaje de derribo en la primera vibración de 5 s, observándose una ligerísima relación positiva entre ambas variables. Palabras clave: vibrador de troncos, aceituna, tiempo de vibrado, Villalonga

Optimum vibrating time for removing Villalonga olives with an inertial trunk shaker Abstract Mechanical olive harvesting using trunk shakers is commonly used nowadays. However, it still arouses controversy among farmers because of the tree bark damage and the defoliation. The first problem is usually due to improper equipment maintenance and the second problem is due to an excessive vibrating time. The optimum vibrating time of some varieties commonly grown in Andalucía as ‘Picual’ and ‘Hojiblanca’ has been studied, but it is necessary to assess other varieties and tree structures. In this sense, an experiment with the ‘Villalonga’ variety, the most extended in Valencia region, has been developed. An orbital inertial trunk shaker, with 15.4 Hz frequency and 2.6 cm trunk amplitude (measured at 0.9 m trunk height) was used. Vibration times of T1, 5 s; T2, 5 + 5 s; T3, 5+ 5 + 5 s and T4, 5 + 5 + 5 +5 s were applied in 10 trees per repetition, the number of removed fruits after each vibration was measured. In the first vibration of 5 s, 87% of the tree fruits were removed and in the second vibration 9% of the tree fruits were removed. However, in the third and fourth vibration only 2% and 1% of the fruits were removed respectively. The olive maturity index and the fruit removal percentage before the vibrations were compared to the removal percentage in the first vibration of 5 s, a slightly positive relation between them was found.

Keywords: trunk shaker, olive, vibration time, Villalonga

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Introducción La recolección mecánica de aceitunas mediante vibradores de troncos es una técnica utilizada desde los años 60 y ampliamente extendida en la actualidad (Ortiz-Cañavate, 1969; Porras et al., 1999), pero que sigue creando controversias entre los agricultores porque en ocasiones se causan daños a los árboles, principalmente descortezado del tronco y deshojado excesivo. El descortezado se puede evitar utilizando equipos en buen estado: tacos amortiguadores de la pinza que no estén desgastados, presión de apriete adecuada, etc (Barasona, 2000; Ortiz-Cañavate y Gil, 1986 ). El deshojado excesivo, suele ser consecuencia de unos tiempos de vibrado excesivos, debido al empeño en derribar hasta la última aceituna del árbol. En este sentido, son varios los trabajos que se han realizado para intentar establecer los tiempos de vibrado óptimos como los de Agrela et al (2001), (Blanco, 2002; Blanco et al., 2009), etc. Kouraba (2005) con olivos de las variedades ‘Picual’ y ‘Hojiblanca’ cultivadas en Córdoba, encuentra que el tiempo óptimo para el derribo del 90% de la aceituna susceptible de ser derribada se sitúa en 14 s al principio de la campaña y 10-11 s al final. Además, la eficacia en el porcentaje de derribo aumenta del 72 % al 90 % en el mismo periodo. No detecta diferencias entre las dos variedades, pero sí observa que los porcentajes de derribo y tiempo de vibrado óptimos están relacionados con la Fuerza de Retención del Fruto y con el Índice de maduración. También observa que es mejor realizar dos vibraciones cortas de 10 s cada una, que una sola vibración continuada de 20 s. A la vista de la preocupación mostrada por los agricultores, y de las recomendaciones de otros investigadores (Kouraba, 2005; Tsatsarelis et al., 1984) resulta interesante conocer el comportamiento de las diferentes variedades de olivo cultivadas en nuestro país frente al derribo por vibración. Ensayos realizados con otros frutos, como los cítricos, muestran que el porcentaje de derribo por sistemas vibratorios suele seguir una curva logarítmica con una gran caída de frutos en los primeros 23 s (Mateev y Kostadinov, 2004; Ortiz y Torregrosa, 2013) En este sentido, en este trabajo, se ha estudiado el tiempo óptimo de vibración para el derribo de aceitunas de la variedad ‘Villalonga’, la más cultivada en la Comunidad Valenciana, con una superficie de 26 000 ha, con un vibrador de troncos. Esta variedad posee un porte vertical y unos frutos con una fuerza de retención baja en su madurez, que facilita por una parte la recolección mecanizada y que por otra origina la caída prematura al suelo de un porcentaje elevado de la cosecha. Por ello, la recolección ha de adecuarse: •

Al estado de madurez que permita la extracción de la mejor calidad y rendimiento oleico.

•

Que minimice la cantidad de frutos caídos antes de la recolección.

•

Que obtenga una máxima eficacia en el derribo de aceitunas.

•

Que disminuya los tiempos de recolección.

Material y Métodos Los ensayos se han llevado a cabo en una parcela de la finca del Servicio de Desarrollo Tecnológico del IVIA, sita en el término municipal de Moncada (Valencia). La parcela de ensayo seleccionada está cultivada con olivos de la variedad ‘Villalonga’, con un marco de plantación de 6 x 7 m, que ocupa una superficie de 6 262 m2, contiene 120 árboles, lo que supone una densidad de 238 árboles/ha. Las edades de los árboles están comprendidas entre los 11 y los 5

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años, están formados a un solo pie y con una altura de cruz alrededor de 1 metro, para facilitar la recolección mecánica. El equipo de derribo estaba formado por un tractor Lamborghini 990 F, frutero de doble tracción y 66 kW, provisto de enganche tripuntal delantero, al que se le acopló un vibrador orbital Topavi, modelo 'brazo soporte vibrador' (Maquinaria Garrido S.L. Autol-La Rioja) con agarre al tronco por tres puntos. La aceituna se recogió en mantas, que posteriormente se vaciaron en cajones fruteros para su pesaje. La altura de agarre de la pinza al tronco fue de 0,5 m. Las vibraciones se aplicaron en secuencias de 5 s ya que son más efectivas que la aplicación de la misma duración de vibración de forma continua (Blanco 2002; Kouraba, 2005). Como el motor hidráulico del vibrador podía girar en los dos sentidos, en cada vibración sucesiva, se cambió el sentido de giro de las masas del vibrador. Tras unos ensayos iniciales con una frecuencia de 20 Hz, se decidió elegir una frecuencia más baja de15,4 Hz, para el experimento de tiempos de vibrado, porque producía un menor deshojado y derribo suficiente. Los desplazamientos pico-pico, medidos a la altura de la cruz (0,9 m) eran de 2,6 cm. El diseño experimental consistió en 4 tratamientos de tiempo de vibrado (T1:5 s, T2: 5+5 s, T3: 5+5+5 s y T4: 5+5+5+5 s), cada tratamiento se repitió en 10 árboles distribuidos al azar en la parcela. Después de cada vibración, se recogía y pesaba la aceituna, con lo que se dispone de información de 40 árboles vibrados durante 5 s, 30 árboles vibrados durante 5+5 s, etc. Al final se apuraron a mano las aceitunas no derribadas después de cada tratamiento.

Figura 1. Detalle del vibrador y árboles ensayados.

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Resultados y Discusión 1. Porcentaje de derribo en función del tiempo de vibrado Previamente a los ensayos de derribo, se recogió y pesó la aceituna que había caído de forma natural, que fueron 14,86 kg/árbol; con la vibración se derribaron 44,52 kg/árbol y en el apurado posterior 2,86 kg/árbol, lo que supuso una producción media de 62,24 kg/árbol, como datos medios para toda la parcela experimental. En la primera vibración de 5 s se desprendieron en promedio, el 87% de los frutos presentes en el árbol, siendo muy alta la uniformidad alcanzada en el conjunto de las 40 repeticiones (coeficiente de variación del 6 %). La siguiente vibración, derribó un 9% más, es decir se alcanzó un porcentaje de derribo acumulado del 96%. Las siguientes dos vibraciones sólo fueron capaces de derribar un 2 % y un 1% respectivamente, para llegar, en promedio al 99% de porcentaje de derribo cuando se aplicaron 4 vibraciones (Tabla 1). Tabla 1. Porcentaje de derribo en función del tiempo de vibración.

t, s 5 10 15 20

media, % 87 9 2 1

sd 5 3 1 1

CV% 6 31 49 47

acumulado, % 87 96 98 99

Se ha buscado una curva que relacione el porcentaje de derribo con el tiempo de vibración, obteniéndose un buen ajuste (R2 = 0.98) mediante la expresión: P = (-2,55 + 58,4/t )2

(1)

donde, P es el porcentaje de derribo (%) y t es el tiempo de vibración (s). La expresión se representa en la figura 2. 100

0 5

Figura 2. Relación teórica encontrada entre el porcentaje de derribo y el tiempo de vibración.

2. Variabilidad observada en el porcentaje de derribo La variabilidad observada entre los porcentajes de derribo se debió fundamentalmente a la arquitectura de los árboles. Se pudo observar que aquellas ramas en las que permanecía bastante aceituna tras la vibración, eran las que tenían una posición menos vertical, y ello se observó tanto al comparar las frecuencias observadas (árbol con dos vibraciones a 19 Hz) como los tiempos de vibración, estando

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este hecho ampliamente reflejado en la literatura (Gil, 1979), y observรกndose que no hay correlaciรณn entre los รญndices de madurez de los diversos olivos y los porcentajes de derribo de los primeros 5 s. Se midieron los รกngulos formados por las ramas principales (superiores a 3 cm de diรกmetro) de los 40 รกrboles, con la vertical y se relacionaron con los porcentajes de derribo de los primeros 5 s, pero no se obtuvo una relaciรณn clara entre ambos parรกmetros, expresando los รกngulos, como el รกngulo medio de todas las ramas medidas del รกrbol y tampoco cuando se intentรณ relacionar con los รกngulos mรกximo o mรญnimo observados (figura 3). Obviamente, si se hubieran podido aislar las aceitunas de cada rama, hubiera sido posible encontrar una mejor relaciรณn entre ambos parรกmetros.

Figura 3. Relaciรณn entre el รกngulo formado por las ramas principales con la vertical y los porcentajes de derribo tras la primera vibraciรณn de 5 s. Arriba, รกngulo medio de todas las ramas; centro, รกngulo de la rama mรกs horizontal del รกrbol; abajo, รกngulo de la rama mรกs erguida del รกrbol.

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Conclusiones En la primera vibración de 5 s se desprendieron el 87% de los frutos presentes en el árbol, la segunda vibración, derribó un 9%, mientras que la tercera y cuarta vibración tan sólo desprendieron un 2 % y un 1% respectivamente. Por lo tanto lo aconsejable es realizar como máximo, un par de vibraciones de 5 s cada una para conseguir un alto porcentaje de derribo sin causar un deshojado excesivo. Los valores anteriores se obtuvieron con una frecuencia de 15,4 Hz. Cuando se probó una frecuencia mayor, 20 Hz, se observó que aumentaba muy poco el derribo y en cambio lo hacía sustancialmente el deshojado, con lo que para esta variedad no parece muy aconsejable usara vibraciones con frecuencias que vayan más allá de los 15-16 Hz. Aunque visualmente se observó que las ramas donde más frutos quedaron sin derribar, eran las que tenían una orientación más horizontal, no fue posible obtener una buena correlación estadística entre los ángulos medidos y los porcentajes de derribo globales de los árboles. Se analizaron las posibles relaciones entre el índice de madurez de las aceitunas y el porcentaje de frutos caídos antes de las vibraciones, con el porcentaje de derribo en la primera vibración de 5 s, observándose una ligerísima relación positiva entre ambas variables.

Bibliografía Agrela, F., Gil, J., Plá, F., Blanco, G.L. and Agüera, J. (2001). Análisis del tiempo de vibrado en olivar. I Congreso Nacional de Ingeniería para la Agricultura y el Medio Rural. Valencia (España). Barasona, M.L. (2000). Diseño de un sistema de agarre al árbol para un vibrador multidireccional de masas de inercia para su aplicación al derribo de aceituna verde y de almazara. Tesis doctoral. Universidad de Córdoba. Blanco, G. L. (2002). Evaluación y análisis de la recolección del olivar por vibración. Tesis doctoral. Universidad de Córdoba. Blanco-Roldan, G.L., Gil-Ribes, J.A., Kouraba, K. and Castro-García, S. (2009). Effects of trunk shaker duration and repetitions on removal efficiency for the harvesting of oil olives. Appl. Eng. in Agric. 25(3):329-334 Gil Ribes, J. A. (1979). Estudio de la eficiencia de transmisión de vibraciones en la estructura de los olivos. Tesis Doctoral. Universidad de Córdoba. Kouraba, K. (2005). Análisis del tiempo de vibrado en el derribo de aceituna mediante vibradores de troncos. Tesis doctoral universidad de Córdoba. 182 pp. Mateev, L.M. and Kostadinov, G.D. (2004) Probabilistic model of fruit removal during vibratory morello harvesting. Biosyst. Eng. 87(4), 425-435 Ortiz, C., Torregrosa, A. (2013). Determining the adequate vibration frequency, amplitude and time for the mechanical harvesting of fresh mandarins. Transactions of the ASABE 56(1): 15-22. Ortiz-Cañavate, J. (1969). Métodos vibratorios de recogida de la aceituna. Boln. Inst: Nac. Invest. Agro. Madrid, 61. Ortiz-Cañavate, J., Gil Sierra, J. (1986). Diseño de vibradores de tronco para la recolección de aceituna. Separata, 5, 1, 1. Instituto Nacional de Investigaciones Agronómicas. Porras, P., Porras, A., and Soriano, M.L. (1999). Recolección de aceituna. Editorial Agrícola Española. s.a. Madrid.118 pp. Tsatsarelis, C.A., Akriditis, C. B., Siatras, A.J. (1984). Clasification of olive varieties for effective mechanical harvesting. Transactions of the ASAE, 1669-1673.

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Sistema de automatización y telecontrol mediante microcontroladores para la gestión del riego de cultivos en maceta con lisímetros de pesada. L. Ruiz Peñalver1, D. Guerrero Arroniz1, A. Ruiz Canales2, M. Jiménez Buendía3 y J.M. Molina Martínez1

Grupo de Investigación en Ingeniería Agromótica y del Mar. Universidad Politécnica de Cartagena (UPCT). Pº. Alfonso XIII, 52, 30203 Cartagena (Murcia). E-mail: leandro.ruiz@upct.es

Agua y Energía para una Agricultura Sostenible (AEAS). Escuela Politécnica Superior de Orihuela (EPSO). Universidad Miguel Hernández de Elche (UMH). Ctra. de Beniel, km 3,2, 03312 Orihuela (Alicante).

Departamento de Tecnología Electrónica, Campus Muralla del Mar. C/ Doctor Fleming,s/n. 30202 Cartagena. Universidad Politécnica de Cartagena.

Resumen En la actualidad, la eficiencia energética juega un papel fundamental para el desarrollo en cualquier sector productivo. En el caso concreto del sector de la Agroingeniería la tendencia es la reducción del consumo de agua en el riego, ya que es un recurso bien cada vez más escaso y alcanza costes cada vez mayores. La determinación del consumo específico del agua de un cultivo determinado es una de las disciplinas más extendidas en las tecnologías del riego. Puesto que tipo de planta es diferente y requiere de unas necesidades específicas y unos consumos energéticos diferentes no podemos utilizar el mismo proceso de riego para todas. El objetivo de este trabajo es el diseño y puesta a punto de un lisímetro de pesada para cultivos en maceta mediante células de carga. El sistema se compone de un soporte exterior que actúa de balanza o lisímetro. El soporte exterior sujeta la maceta con el cultivo objeto de estudio. Este soporte de forma triangular dispone de tres células de carga para medir el peso, situadas en sus extremos, y una cuarta célula que mide el peso del agua lixiviada. Con el fin de recoger en tiempo real y determinar con exactitud las variaciones del peso del cultivo, se ha desarrollado un dispositivo electrónico capaz de detectar y recoger las señales de las células, procesarlas mediante un software específico desarrollado para dicha tarea y enviarlas mediante una red de comunicaciones. Una vez obtenidos los datos y procesados por el dispositivo electrónico se pueden utilizar de manera útil para determinar la eficiencia del riego de un determinado cultivo y de los cambios o variaciones que habría que realizar en el sistema para conseguir unos resultados óptimos. Actualmente este sistema se ha probado con viña en maceta pero es extensible a diversos cultivos leñosos y hortícolas. Palabras clave: lisímetro, microcontrolador, célula de carga, drenaje, electrónica.

Automation and telecontrol system using microcontrollers for irrigation management of potted crops with weighing lysimeters Today, energy efficiency is the cornerstone for development in any engineering industry. More specifically in the Agro-engineering sector, the trend is to reduce water use in irrigation, because water is an increasingly scarce and its price is becoming increasingly high. As each type of plant is different and has specific needs and different energy consumption, we may not use the same irrigation process for all of them. Therefore, the objective of this work is the efficient management of the irrigation of any type of plant using a weighing lyisimeter designed with load cells, and the interpretation of the data collected from this device. The system consists of an external support that works like a balance or a weighing lysimeter on whose surface rest the plant. This triangular structure has three load cells at the ends whose function is to measure weight changes experienced by the plant along the entire irrigation process and a fourth cell for measuring the weight of lixiviated water. In order to collect accurate data of the weight of our plant, we have developed an electronic device capable of detecting and receiving the analog signals from the cells, which are sent to a controller that processes them through specific software developed for this task. After obtaining the data provided by our system, we can use them to determine the irrigation efficiency of our plantation and decide which changes or variations should be performed in the system in order to achieve optimum results.

Keywords: weighing lysimeter, microcontroller, irrigation, load cells, electronic.

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Introducción y/o Justificación Dentro de uno de los proyectos de investigación llevados a cabo por los autores de este artículo junto con varias instituciones como la UPCT (Universidad Politécnica de Cartagena), UMH (Universidad Miguel Hernández de Orihuela) y UPV (Universidad Politécnica de Valencia) se plantea la necesidad de instalar un dispositivo electrónico para acondicionar y procesar las señales obtenidas de un lisímetro de pesada para macetas de vid en tiempo real y de forma continua. Los lisímetros son dispositivos que se emplean en la tecnología del riego con el fin de determinar la variación del consumo de agua experimentado por un cultivo (Beeson Jr., 2011). Antes de desarrollar el dispositivo descrito en este trabajo, se barajaron y probaron varias alternativas existentes en el mercado, como la tarjeta de adquisición de datos USB 6008 de National Instruments o los dataloggers CR1000 y DT80 de Campbell Scientific y DataTaker, respectivamente (Figura 1). El uso de todos estos dispositivos condujo a una conclusión: todos son válidos para la tarea que se plantea, pero tienen un elevado coste y numerosas funciones que no son necesarias en este proyecto. Por ello se tomó la decisión de diseñar un dispositivo electrónico programable que se adaptase a los requisitos tanto técnicos como económicos de esta aplicación.

Figura 1. Dispositivos electrónicos para la toma de medidas

Material y Métodos El objetivo de este trabajo es medir el peso de una maceta de vid alojada en soporte lisimétrico (véase la Figura 2). Dicho soporte, de base triangular, posee tres células de carga en cada esquina para pesar la maceta y una tercera en la parte inferior del soporte que mide el peso del agua drenada a través de un depósito.

Figura 2. Lisímetro implementado en campo

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Por tanto, se tienen cuatro señales analógicas que es necesario procesar y convertir en peso real a partir de la recta de calibración específica para cada célula de carga. Para llevar a cabo esta tarea, el dispositivo ideal es un microcontrolador, ya que por sus características (reducido tamaño, consumo y coste, así como flexibilidad de programación) es el idóneo para la tarea, que aunque a priori puede parecer sencilla, requiere de una gran precisión. En el mercado se pueden encontrar numerosas alternativas en la elección de microcontroladores y plataformas de programación, como la gama PIC de Microchip, AVR o Arduino (Arduino, 2013). Es esta última la que se ha elegido debido a que se trata de una plataforma basada en una simple placa de circuito impreso con un procesador ATmega de Atmel y un entorno de desarrollo propio (IDE) y gratuito de programación en C. Las aplicaciones que ofrece Arduino son innumerables: es posible desarrollar objetos interactivos autónomos capaces de reaccionar y accionar con su entorno, a través de sus entradas y salidas, donde se pueden adquirir y procesar señales de sensores y activar LEDs, controlar motores, etc. (Bnazi, 2008). Además, la plataforma es open-hardware: los esquemas de Arduino son de uso público, por lo que es posible diseñar y fabricar placas de circuito impreso a partir de ellos sin adquirir licencias. Por otra parte, permite la conexión con el PC a través de un puerto de comunicación utilizando lenguajes como Flash, PUre, Data, Processing, MaxMP, entre otros. Finalmente, la documentación disponible es muy amplia, y va desde la referencia del lenguaje de programación C que utiliza, pasando por ejemplos, tutoriales, librerías para casi cualquier dispositivo externo y foros en distintos idiomas. Aunque para los desarrollos previos se ha utilizado la plataforma Arduino, el dispositivo final se ha diseñado específicamente para esta aplicación incluyendo el microcontrolador ATMega328 de Arduino. Además han sido necesarios otros elementos que forman parte del diseño electrónico, como un amplificador de instrumentación, una interfaz de comunicación con el bus utilizado o la fuente de alimentación para todos los elementos. La estructura del dispositivo completo se puede observar en la Figura 3.

Figura 3. Esquema global del proceso electrónico para la obtención de medidas

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Las cuatro señales analógicas de las células de carga tienen una amplitud en tensión de unos pocos milivoltios, por lo que es necesaria una etapa de amplificación para acondicionar la señal y que ésta pueda ser leída por el microcontrolador. Para ello se utiliza el amplificador de instrumentación INA216 que está constituido por dos INA 126 en un mismo encapsulado. Este amplificador es uno de los más populares para acondicionar señales de sensores de medida y entre otras características, posee una ganancia ajustable mediante resistencia de precisión (de 4 a 10.000) y está disponible en encapsulado DIP y SMD. Una vez amplificadas, las cuatro señales son adquiridas a través de los puertos analógicos del microcontrolador. Éste se programa para que lea dichas señales y mediante los cálculos necesarios guarde los valores definitivos de peso en cuatro registros internos que posteriormente serán recuperados para mostrarlos en una interfaz gráfica. Además de los valores del peso, el microcontrolador se programa con otros dos registros digitales destinados a comandar sendos relés que activan y desactivan las electroválvulas encargadas del proceso de vaciado del depósito con agua drenada. Por último, de forma paralela al guardado de todos los datos en los registros internos, se programa también un módulo SD para salvaguardar todos los datos en una memoria extraíble y tener una segunda vía de obtención de datos. Además del procesado y guardado de los datos, también se implementa un módulo de comunicaciones. Se opta por comunicar la placa con interfaz serie RS-485 a dos hilos y protocolo Modbus, con el objetivo de poder comunicar varios dispositivos a la vez en un futuro. Por ello, para comunicar el dispositivo con un PC, se utiliza el MAX13487, que permite la comunicación a 2 hilos con autohabilitación del buffer de salida durante la transmisión. Además es capaz de alcanzar velocidades de hasta 16Mbps y está en encapsulado SMD, ideal para optimizar el tamaño final de la placa.

Figura 4. Placa de comunicaciones

Para que todos los componentes anteriormente descritos funcionen, se ha diseñado una placa de circuito impreso a dos caras. Con ello se consigue un diseño final de gran calidad, reducidas dimensiones y alta fiabilidad, cualidades necesarias para su uso en campo. Junto con esta placa que se denominará “placa de comunicaciones”, se ha diseñado otra placa, denominada “placa de alimentación” (Figura 5) en la que se implementa toda la circuitería necesaria para alimentar los diferentes dispositivos electrónicos, las células de carga y las electroválvulas del depósito. Las tensiones necesarias para el funcionamiento de los distintos componentes del sistema son las siguientes: • 12 Vdc con corriente suficiente para alimentar las cuatro células de carga y la referencia en la conversión Analógico-Digital. • 5 Vdc para alimentar el ATMega328 y el MAX13487. • Tensión diferencial de ±12 Vdc para la alimentación de los INA2126. • 230 Vac para activar las electroválvulas.

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Figura 5. Placa de alimentación

Con estos requisitos, se decide diseñar la placa de la Figura 5 con una fuente de alimentación simétrica de ±12 Vdc, dos fuentes de alimentación en formato PCB ya fabricadas para proporcionar la alimentación de las células y un 7805 para alimentar a 5 Vdc los dos integrados y un par de relés encargados de comandar las electroválvulas. En cuanto a los componentes, tenemos unos diodos de protección (1N4004 y 1N4001), un transformador de 230 a 15 Vac, un varistor, un fusible de protección contra sobretensiones y los componentes específicos de la fuente simétrica como son el puente de diodos para el rectificado de la señal senoidal, los condensadores de rizado o los estabilizadores de tensión (LM7812 y LM7912).

Resultados y Discusión Una vez realizados los diseños, y tras las pertinentes pruebas en laboratorio, se realizaron pruebas en campo para comprobar su fiabilidad. Para ello se utiliza una caja de derivaciones que contiene a las dos placas y el conexionado de las mismas y que protege a los circuitos de posibles agentes externos como el polvo o las condiciones meteorológicas (Figura 6).

Figura 6. Prototipo montado en campo

Es preciso recordar que con este diseño se consiguen obtener los valores de peso correspondientes a las cuatro células de carga, almacenarlas en el microcontrolador y la tarjeta SD y enviar dichos datos por medio de protocolo Modbus a un PC o controlador, con la posibilidad de crear una red de lisímetros que se comuniquen con un autómata programable. Las medidas se van registrando en la interfaz gráfica desarrollada específicamente para este proceso mediante el software de programación LabVIEW . En la aplicación (véase la Figura 7) se configura el puerto por el que estamos comunicando nuestra placa así como la dirección de esclavo que esta posee. Además, se selecciona el registro donde almacenamos la medida del peso total del lisímetro y el fichero donde guardaremos los datos registrados. ®

220

Figura 7. Ejemplo de interfaz gráfica para la visualización de datos

Conclusiones La obtención de medidas válidas y útiles en los sensores de medida es un proceso clave a la hora de poder llevar a cabo estudios y pruebas con los datos que se obtienen a través de ellos. Es vital que los datos sean precisos y fiables, ya que un error en la obtención de los mismos podría llevar a conclusiones erróneas. Por ello, la fase de obtención de medidas cobra una gran importancia en el proceso investigador. Se ha desarrollado y probado con éxito en campo un sistema de automatización y control capaz de recoger las señales de los sensores, acondicionarlas, procesarlas y finalmente obtener datos del peso de macetas de vid. Este sistema abre un amplio abanico de posibilidades en el despliegue de sistemas de lisimetría en maceta para la realización de estudios de cultivos para la determinación de diversos parámetros del suelo, necesidades hídricas y optimización del riego. En este trabajo se ha mostrado en detalle el proceso de diseño e implementación electrónica para obtener un sistema fiable y de bajo coste. Además, el uso de una interfaz de comunicación en bus (Modbus sobre RS-485) facilita la futura ampliación del sistema a cultivos que pueden llegar a incluir más de treinta macetas.

Agradecimientos Los autores de esta comunicación agradecen el apoyo económico prestado por el Ministerio de Economía y Competitividad dentro de la Convocatoria de ayudas de Proyectos de Investigación Fundamental no orientada al proyecto “Balances de agua y carbono en uva de vinificación: Efectos de genotipos, condiciones edafoclimáticas y técnicas de gestión del cultivo” en el que se incluye este trabajo. También agradecer la ayuda técnica prestada por TeleNatura EBT S.L.

Bibliografía Arduino (2013). Arduino - HomePage. In “http://arduino.cc/.” Beeson Jr., R. C. (2011). Weighing lysimeter systems for quantifying water use and studies of controlled water stress for crops grown in low bulk density substrates. Agric. Water Manag. 98, 967–976. Bnazi, M. (2008). “Getting Started with Arduino.” O’Reilly Media, Inc.

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Antioxidant activity of organic tomato cultivated with different nitrogen contents

K.O. Nascimento, M.V.S. Ferreira, M.F. Jorge, G.P. Guimarães, J.L. Barbosa Júnior, L.D.B. Silva and M.I.M.J. Barbosa. Department of Food Technology, Institute of Technology, Federal Rural University of Rio de Janeiro. BR-465, Km 47, Seropédica / RJ, Brazil - Zip Code: 23890-000. E-mail address: kamila.nascimento@yahoo.com.br

Abstract Brazil occupies the 9th the producer of tomatoes in the world, with a production of 4.114.310 tons./year. Tomato production under organic cultivation is considered a good investment opportunity for the producer. The aim of this study was to evaluate the antioxidant capacity of organic cherry tomato cultivated with different nitrogen contents. The samples of organic cherry tomato (Solanum lycopersicum L.) were obtained in PESAGRO-RIO, Seropédica -RJ- Brazil. The wastewater from dairy cattle (WDC) was prepared and applied by mixing 30% fresh cattle manure, from the production of organic cleaning pen and 70% of well water. The amount of nitrogen applied to the tomato crop was equivalent to 100 kg/ha -1to a crop cycle of 180 days. The values 0%, 50%, 100%, 200%, 300% and 400% (0, 50, 100, 200, 300, 400 kg/ha -1 per treatment) represented the following treatments: T01, T02, T03, T04, T05 and T06, respectively. The content of total phenolic compounds was performed using the Folin-Ciocalteu, the antioxidant activity was determined by the methods of 2.2-definil-1-picrilidrazil and Ferric Reducing Antioxidant Power. It is found that the sample with 300% nitrogen (T05) showed the highest values of antioxidant activity by DPPH methods (7.77±0.01 μM Trolox Eq./g sample in w.b.) and 45.43% of free radical-scavenging, then with 400% nitrogen (T6) (7.65±0.00 μM Trolox Eq./g sample in w.b), with 43.90% free radical-scavenging. However, samples without treatment (T01) showed the best results of antioxidant activity by the method of FRAP (966.66±0.00 mg/mL solution of 1000 μM ferrous sulfate Eq.), the sample T06 (872.41±0.07 mg/mL solution of 1000 μM ferrous sulfate Eq.). T05 the sample, showed the lowest levels of antioxidant activity and by the method of FRAP (822.99±0.00 mg/ml solution) 1000 μM ferrous sulfate Eq.). Concluded that samples grown at 300% and 400% nitrogen (T05 and T06) provided the best values for antioxidant activity (DPPH) and total phenolic compounds in cherry tomatoes. However, the untreated sample was the one presenting best results antioxidant activity by FRAP method. The studied cherry tomatoes showed a significant antioxidant activity, thus their consumption may contribute to improvement of benefit on human health. Although studies indicate that increased nitrogen generally results in a lower content of flavonoids, this research demonstrated that the samples grown with higher nitrogen concentration showed the best antioxidant activity. Keywords: Tomato, organic foods, antioxidant activity.

Atividade antioxidante de tomate orgânico cultivado com diferentes teores de nitrogênio

Resumo

O Brasil ocupa a 9ª posição na produção de tomate, com uma produção de 4.114.310 ton./ano. A produção de tomate sob o cultivo orgânico é considerada uma boa oportunidade de investimento para o produtor. O objetivo do trabalho foi avaliar a atividade antioxidante do tomate orgânico cultivado com diferentes teores de nitrogênio. As amostras de tomate cereja orgânico (Solanum lycopersicum L.) foram obtidas na PESAGRO-RIO, Seropédica-RJ-Brasil. A Água Residuária da Bovinocultura (ARB) foi preparada e aplicada através da mistura de 30% de esterco bovino fresco, decorrentes da produção orgânica da lavagem de curral e 70% de água de poço. A quantidade de nitrogênio aplicado na cultura do tomate foi equivalente a 100 kg/ha-1 a um ciclo de cultivo de 180 dias. Sendo 0%, 50%, 100%, 200%, 300% e 400% logo (0, 50, 100, 200, 300, 400 kg/ha -1 por tratamento), resultando nos tratamentos: T01, T02, T03, T04, T05 e T06, respectivamente. O conteúdo de compostos fenólicos totais foi realizado utilizando o método de Folin-Ciocalteu, a atividade antioxidante foi determinada pelos métodos de 2.2-definil-1-picrilidrazil e Ferric Reducing Antioxidant Power. Verifica-se que a amostra com 300% de nitrogênio (T05) foi a que apresentou os maiores valores de atividade antioxidante pelos métodos de DPPH (7,77±0,01 μM Eq. Trolox/g amostra na b.u.) e 45,43% de Sequestro de Radical Livre, seguida da

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amostra com 400% de nitrogênio (T6) (7,65±0,00 μM Eq. Trolox/g amostra na b.u.), com 43,90% sequestro do radical livre. No entanto, amostras sem tratamento (T01) foi a que apresentou melhores resultados de atividade antioxidante pelo método de FRAP (966,66±0,00 mg/mL de solução Eq. a 1000 μM de Sulfato Ferroso), seguida da amostra T06 (872,41±0,07 mg/mL de solução Eq. a 1000 μM de Sulfato Ferroso. Sendo que a amostra T05, foi a que apresentou menores teores de atividade antioxidante pelo método de FRAP (822,99±0,00 mg/mL de solução) Eq. a 1000 μM de Sulfato Ferroso). Concluiu-se que as amostras cultivadas com 300% e 400% de nitrogênio (T05 e T06) foram os que apresentaram os melhores valores para atividade antioxidante (DPPH) e compostos fenólicos totais. Entretanto, a amostra sem tratamento, foi a que apresentou os melhores resultados de atividade antioxidante pelo método de FRAP. O tomate cereja pesquisado apresentou uma atividade antioxidante significativa, podendo o seu consumo contribuir em benefício da saúde humana. Embora os estudos indiquem que o aumento de nitrogênio geralmente resulte em um menor teor de flavonóides, esta pesquisa demonstra que as amostras cultivadas com maiores teores de nitrogênio foram as que apresentaram melhores atividades antioxidantes. Palavras-chave: tomate, alimentos orgânicos, atividade antioxidante.

Introduction Tomato is one of the most important vegetable crops in the world, being part of the basic diet of most of the populations (Ferrari et al., 2008). It is cultivated in all countries either in fields or protected culture and according to Faostat (2012), the Brazil occupies the 9th position in tomato production of worldwide, producing more than 4.000.000 tons./year. It is an important vegetable crop, not only for its economic value, but also for its nutritional value, presenting antioxidant compounds, as vitamin C and carotenoids, playing an important role in human health as it is a rich source of lycopene, which is used in the treatment of chronic degenerative diseases, especially the prostate cancer (Abdel-Monaim et al., 2012). The cherry tomato (Lycopersicum esculentum var. cerasiforme) is known by the Brazilian consumers there is about 20 years. It is mainly characterized by its sensorial properties, the excellent flavor and the attractive and uniform red color. In the state of Rio de Janeiro, the cultivation of these products is related to small producers and family farming. Therefore, it represents as a profitable alternative to these producers, mainly in the organic farming (Alves et al., 2004; Rocha et al., 2009). The organic system of agricultural production uses specific techniques to optimize the natural and socioeconomic resources available, while preserving cultural integrity of rural communities, aiming at economic and ecological sustainability, maximizing social benefits, minimizing the dependence on non-renewable energy, as well as using cultural, biological and mechanical methods, instead of using synthetic materials in any stage of production (Brazil, 2003). During the cultivation stage, it is strongly important to evaluate the effects of biofertilizers on the quality of produced crops, various agricultural products and their effect on human health and the environment have led to the use of inputs and production methods are of particular interest. Thus, in a system of sustainable agriculture the use of inputs that maintain of ecological aspects such as biofertilizers that reduce environmental risks becomes essential. In this way, the wastewaters usage has been evaluated as an alternative source of nutrients in organic farming. Nevertheless, it is necessary to know the chemical composition of this water, the soil type and the climate to which it is exposed, because the microbiological quality and chemical composition (phytochemicals with antioxidant activity) of the crops are related to the nutrients present in this environment (Medeiros et al., 2005). Hence, the aim of this study was to evaluate the antioxidant capacity of organic cherry tomato cultivated with different nitrogen contents.

Material and Methods The samples of cherry tomatoes were obtained in the State Center of Research in Organic Agriculture (PESAGRO-RIO) and cultivated with wastewater from dairy cattle (WDC), obtained in the Integrated

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System of Research in Agroecological Production (ISRAP), known as EMBRAPAâ&#x20AC;&#x2122;s Agroecological Farm (22Âş 48'00'' S, length 43Â° 41'00'' W, height of 33 meters), SeropĂŠdica-RJ, Brazil.

Characterization of wastewater The WDC was prepared and applied by mixing, every week, 70% of well water and 30% of fresh manure, though preserving characteristics similar to those presented by Erthal (2008). The amount of nitrogen applied to the culture of tomato was performed according to Freire (2010) which is equivalent to 100 kg/ha-1 to a crop cycle of 180 days. 0%, 50%, 100%, 200%, 300% and 400%. Therefore, (0, 50, 100, 200, 300, 400 kg/ha-1 per treatment) resulting in treatments: T01, T02, T03, T04, T05 and T06, respectively. The WDC parameters were presented in Table 1. Table 1. Mean values of the parameters obtained from the wastewater of dairy cattle. Quality Parameters Values obtained BOD (mg L-1) 18028 CQO (mg L-1) 16539 7492 Total Solids (mg L-1) 697 Total nitrogen (mg L-1) 1347 Total carbon (mg L-1) pH 7,84 4,3 Electrical Conductivity (dS m-1) BOD (Biochemical Oxygen Demand), CQO (Chemical Oxygen Demand). Source: Adapted from Erthal (2008).

The wastewater from dairy cattle was prepared, transported and stored in a 200L gallon, always the day before the application of treatments in advance of 48 hours. Based on the results obtained in the analysis of weekly (WDC), nitrogen was used as the reference nutrient fertigation in tomato. The slides for the application of different nitrogen rates were calculated using Equation 1 (Matos, 2006). " RAAR 1000 !

n N a b s # Rm1 OM s p 107 0,05 12 Rm 2 N o rg N a mo n ia ca l N n itra to RR

Equation (1)

Where:

application rate (m3 ha-1); -1 N abs nitrogen uptake by the culture to obtain the desired yields (kg ha ); -1 Rm1 annual rate of mineralization of organic matter in the soil above (kg kg ); -1 OM organic matter content of soil (kg kg ); -3 s Soil density (t m ); p soil depth deemed (m); n number of months of cultivation of culture; -1 -1 Rm 2 annual rate of mineralization of organic nitrogen (kg kg year ); -1 N org organic nitrogen provided by the residue applied (mg L ); RAAR

N amoniacal ammonia nitrogen released by the residue applied (mg L-1); -1

N nitrato Nitric nitrogen provided by the residue applied (mg L ); RR

recovery rate of mineral nitrogen by culture (kg kg-1 year-1).

Obtaining the extracts Was weighed 25 g of the sample, macerating in a mortar and transferring to a beaker of 100 mL, and then was added 40 mL of distilled water homogenizing carried to "shaker" at 200 rpm/60min, under protection from light. And then filtered on Buchner funnel with a paper 3 and collecting the filtrate in a 100 mL flask. The pie resulting (together with the filter paper) has stripping similarly to the first extraction with acetone PA. The filtrate was then collected in another volumetric flask which the volume was completed identical to the previous adapted as Rufino et al. (2007).

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Method of DPPH

The antioxidant activity was determined by the method of DPPH (2.2-definil-1-picrilidrazil) was performed according to the procedure described by Rufino et al. (2007). The absorbance was measured using an UV Spectrophotometer (New Model 2000) at the 517 nm. All experiments were performed in triplicate. The amount of antioxidant activity was expressed as μM of Trolox Equivalent per 100 g of sample (dry basis). The free radical-scavenging (%FRS) of each sample were calculated according to the %FRS according to (Brand-Williams, Cuvelier and Berset, 1995), according to equation 2: Where: AB and AA are absorbance values of blank and sample, respectively. All analysis were performed in triplicate. ( A # AA ) $ 100 Equation (2) % KFR B AB

Method FRAP Antioxidant activity was assessed using the FRAP (Ferric Reducing Antioxidant Power), according to Rufino et al. (2006). In the dark, it was transferred an aliquot of 90 μL of each dilution of the extract to the test tubes and 270 μL of distilled water and 2.7 mL of FRAP reagent were added and homogenized in a shaker tubes and kept at 37ºC in a temperature controlled water bath. After 30 minutes of prepared mixture, the reading was performed at the 595 nm. The FRAP reagent was used as blank and the Total Antioxidant Activity were determined using a standard ferrous sulfate solutions (0-1000 μL). All experiments were performed in triplicate.

Determination of total phenolic compounds 0.5 mL of each obtained extract, 7 mL of distilled water and 0.5 ml of Folin-Ciocalteu reagent were mixed for 3 minutes, 2 mL of 20% Na2CO3 solution were added and heated at 100°C for one minute in a temperature controlled water bath, cooled at the ambient condition in the dark. The absorbance was measured using an UV Spectrophotometer (New Model 2000) at the 685 nm (Quettier-Deleu et al., 2000; Singleton and Rossi, 1965). The amount of phenolic compounds was determined using gallic acid as external standard (g/100g dry basis). All analysis was performed in triplicate.

Results and Discussion The results of antioxidant capacity and total phenolics content from organic cherry tomatoes are presented in Table 2. Table 2. Antioxidant activity and total phenolics content of organic cherry tomatoes. Analysis (w.b.) T01 T02 T03 T04 DPPH 5.29 7.17 6.82 7.43 µM Eq. Trolox/g ± ± ± ± sample 0.01F 0.02D 0.01E 0.00C 13.32 37.66 33.07 40.96 %KFR ± ± ± ± 0.01F 0.02D 0.01E 0.00C FRAP 966.66 860.34 833.91 845.97 (mg/mL of solution) ± ± ± ± Eq. a 1000 µM of 0.00A 0.00C 0.00E 0,00D Ferrous Sulfate Total Phenolic Compounds (mg/100g gallic acid)

941.14 ± 0.00C

846.11 ± 0.02E

879.92 ± 0.01D

886.25 ± 0.00F

T05

T06

7.77 ± 0.01A 45.43 ± 0.01A

7.65 ± 0.00B 43.90 ± 0.00B

822.99 ± 0,00F

872.41 ± 0,07B

19909.25 ± 0.00A

1022.86 ± 0.01B

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The experiments were made in triplicate, having the results as mean±SD (Standard Deviation). Where the same letters not differ significantly (p≤0.05) among themselves; The acronyms presented in Table corresponds to w.b (wet basis); %FRS (Percent of free radical-scavenging); Eq. (Equivalent); μM (micromolar).

It is found that the sample with 300% nitrogen (T05) showed the highest values of antioxidant activity by the DPPH methods and %FRS, followed of the sample with 400% nitrogen (T6). However, samples without nitrogen supply (T01) was the one presenting best results of antioxidant activity by the method of FRAP, followed by T06. Since the T05 sample, was the one presenting lowest levels of antioxidant activity by FRAP method. Toor and Savage (2006) evaluated the chemical quality of tomatoes and found that the antioxidant and vitamin C was higher in plants with low levels of N. These results were similar to that found by Åkerström et al. (2009) who found that the lowest rate of N application resulted in higher levels of flavonoids in 11 of 13 studies. Recent research indicates that applications of high nitrogen levels can have significant negative effects on product quality and content of secondary metabolites (flavonoids, carotenoids and glucosinolates) and vitamins in fruits and vegetables (Campiglia, Radicetti and Mancinelli, 2011). However, according Stefanelli, Goodwin and Jones (2010) the effects of fertilizer applications and content of phytonutrients on horticultural crops have not been extensively studied and are not yet fully understood. Although the effects of N deficiency are well characterized for all horticultural crops, the effects of oversupply of N about product quality were not as widely studied. Thus, although the above studies indicate that the increase of N typically result in a lower content of flavonoids, no study has been found trying to identify an ideal application rate N, which reaches an "equilibrium", where the yield is maintained and flavonoids be optimized. It is also observed from Table 2 that these same samples (T05 and T06) showed higher values of total phenolic compounds, and these largest results than the one found by Costa (2011), which used the method of DPPH in alcoholic’s extracts of noni (pulp and found that antioxidant activity of 6.2575μMTrolox/g sample w.b. Borguini (2006), found that the organic tomato showed phenolic content higher than conventionally cultivated. According to Ballús et al. (2012), in the technological point of view, phenolic compounds is directly related to the sensory quality, affecting color, bitterness, astringency and aroma of food.

Conclusion Concluded that samples grown at 300% and 400% nitrogen (T05 and T06) provided the best values for antioxidant activity (DPPH) and total phenolic compounds in cherry tomatoes. However, the untreated sample was the one presenting best results antioxidant activity by FRAP method. The studied cherry tomatoes showed a significant antioxidant activity, thus their consumption may contribute to improvement of benefit on human health. Although studies indicate that increased nitrogen generally results in a lower content of flavonoids, this research demonstrated that the samples grown with higher nitrogen concentration showed the best antioxidant activity.

Acknowledgment Financial support from FAPERJ (Procedure: e-26/110.287/2010), CAPES Doctoral Scholarship granted by the first author and Equipment Pro-2012 and by the MEC PROEXT 2011/2012.

References Abdel-Monaim, M.F., Abdel-Gaid, M.A., and Armanious, H.A. (2012). Effect of chemical inducers on root rot and wilt diseases, yield and quality of tomato. International Journal of Agricultural Sciences 2, 2011220. Åkerström, A., Forsum, A., Rumpunen, K., Jaderlund, A., and Bang, U. (2009). Effects of sampling time and nitrogen fertilization on anthocyanidin levels in Vaccinium myrtillus fruits. Journal of Agricultural and Food Chemistry 57, 3340–3345.

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Alves, S.M.C., Abboud, A.C.S., Ribeiro, R.L.D., and Almeida, D.L. (2004). Balanço do nitrogênio e fósforo em solo com cultivo orgânico de hortaliças após a incorporação de biomassa de guandu. Pesquisa Agropecuária Brasileira 29, 1111-1117. Ballús, C.A., Meinhart, A.D., Oliveira, R.G., and Godoy, H.T. (2012). Optimization of capillary zone electrophoresis separation and on-line preconcentration of 16 phenolic compounds from wines produced in South America. Food Research International 45, 136-144. Borguini, R.G. (2006). Avaliação do potencial antioxidante e de algumas características físico-químicas do tomate (Lycopersicon esculentum) orgânico em comparação ao convencional. São Paulo: USP-FSP. 161p. (Tese doutorado). Brand-Williams, W., Cuvelier, M.E., and Berset, C. (1995). Use of a free radical method to evaluate antioxidant activity. LWT - Food Science and Technology 28, 25–30. Brazil. (2003). Lei Nº 10831, de 23 de dezembro de 2003. Dispõe sobre a agricultura orgânica e dá outras providências. Diário Oficial da União de publicado em 24 de dezembro de 2003, Seção 1, Página 8, Ementa: Disponível em: http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/LEIS/2003/L10.831.htm. [Citado em 11 de outubro 2010]. Costa, A.B. (2011). Atividade antioxidante in vitro e antifúngica do noni (Morinda citrifolia L.). Dissertação. Pós-Graduação em Alimentos e Nutrição, setor do Centro de Ciências da Saúde da Universidade Federal do Piauí. Universidade Federal do Piaui. 86p. Piauí. Campiglia, E., Mancinelli, R., and Radicetti, E. (2011). Influence of no-tillage and organic mulching on tomato (Solano Lycopersicum L.) production and nitrogen use in the Mediterranean environment of central Italy. Scientia Horticulturae 130, 588-598. Erthal, V.J.T. (2008). Fetirrigação de capim-Tifton 85 e aveia preta com águas residuárias de bovinocultura: efeitos no solo e nas plantas. Viçosa, MG,: p. 84. Tese (Doutorado em Engenharia Agrícola) Universidade Federal de Viçosa. Ferrari, A.A., Fernandes, E.A.N., Tagliaferro, F.S., Bacchi, M.A., and Martins, T.C.G (2008). Chemical composition of tomato seeds affected by conventional and organic production systems. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry 278, 399-402. Faostat. (2012). Agricultural data (last updated August, 2010-2012). Food and Agriculture Organization of the United Nations. Available from: http://faostat.fao.org/site/339/default.aspx. [Available: Aug 19 2012]. Freire, A.L.O., Saraiva, V.P., Miranda, J.R.P., and Bruno, G.P. (2010). Crescimento, acúmulo de íons e produção de tomateiro irrigado com água salina. Semina: Ciências Agrárias 31, 1133-1144. Matos, A. T. (2006). Disposição de águas residuárias no solo. Vicosa, MG: AEAGRI, 142p. (Caderno Didático n. 38). Medeiros, S.S., Soares, A.A., Ferreira, P.A., Neves, J.C.L., Matos, A.T., Souza, J.A.A. Utilização de água residuária de origem doméstica na agricultura: Estudo das alterações químicas do solo. (2005). Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental 9,.603-612. Quettier-Deleu, C., Gressier, B., Vasseur, J., Dine, T., Brunet, C., Luyckx, M., Cazin, M., Cazin, J-C., Bailleul, F., and Trotin, F. (2000). Phenolic compounds and antioxidant activities of buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench) hulls and flour. Journal of Ethnopharmacology 72, 35–42. Rocha, M.C., Gonçalves, L.S.A., Corrêa, F.M., Rodrigues, R., Silva, S.L., Abboud, A.C.S., and Carmo, M.G.F. (2009). Descritores quantitativos na determinação da divergência genética entre acessos de tomateiro do grupo cereja. Revista Ciência Rural 39, 664-670. Rufino, M.S.M., Alves, R.E., Brito, E.S., Morais, S.M., Sampaio, C.G., Pérez-Jiménez, J., and Saura-Calixto, F.D. (2007). Metodologia científica: determinação da atividade antioxidante total em frutas pela captura do radical livre DPPH. Comunicado Técnico. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Rufino, M.S.M., Alves, R.E., Brito, E.S., Morais, S.M., Sampaio, C.G., Pérez-Jiménez, J., and Saura-Calixto, F.D. (2006). Metodologia científica: Determinação da atividade antioxidante total em frutas pelo método de redução do ferro (FRAP). Comunicado Técnico. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Singleton, V.L., and Rossi, JR., J.A. (1965). Colorimetry of total phenolics with phosphomolybdicphosphotungstic acid reagents. American Journal of Enology and Viticulture 16, 144-158. Stefanelli, D., Goodwin, I.; and Jones, R. (2010). Minimal nitrogen and water use in horticulture: Effects on quality and content of selected nutrients. Food Research International 43, 1833-1843. Toor, R.K., and Savage G.P. (2006). Changes in major antioxidant components of tomatoes during post-harvest storage. Food Chemistry 99, 724–727.

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Phenolic compounds, antioxidant capacity and physical chemical characteristics of organic yam starch cv. Chinese (Colocasia esculenta) K.O. Nascimento, I.P. Reis, M.V.S. Ferreira, E. Batista, J.L. Barbosa Júnior and M.I.M.J. Barbosa. Department of Food Technology, Institute of Technology, Federal Rural University of Rio de Janeiro. BR-465, Km 7, Seropédica / RJ, Brazil - Zip Code: 23890-000. E-mail address: kamila.nascimento@yahoo.com.br

Abstract Brazil occupies the 15th position in production the yam, with an output of 232.100 tons./year. The yam is a species adapted to the tropical climate, with little subject to attack by pests and diseases. Its tubers have high nutritional value, with pronounced levels of carbohydrates and minerals. Objective of this study was to evaluate the phenolic compounds, antioxidant capacity and physical Chemical characteristics of organic yam starch cv. Chinese. Organic management of crops yam cv. Chinese was conducted in the Integrated Agroecological Production - "Fazendinha Agroecological" Seropédica, RJ- Brazil. The preparation of the soil for yam, consisted of plowing followed by harrowing. The yam was planted at a spacing of 1 m between furrows and 0.3 meters between plants. The planting was done fertilization with manure (2L cattle manure per meter). Fertilization was made with castor bean 5% N (100g per meter, 2 times). The samples were obtained at February to April 2012. The content of total phenolic compounds was performed using the Folin-Ciocalteu, the antioxidant activity was determined by the methods of 2.2-definil-1-picrilidrazil and Ferric Reducing Antioxidant Power. Was determined the yield, moisture content (%), protein (%), ash (%), starch (%), fiber (%), non-reducing sugars (%), reducing sugars (%), pH and acidity starch. The results of treatment at laboratory showed a yield of 15.34% for yam starch. Observed that organic yam starch presented an energy value of 297.13 ± 0.00, 6.54 ± 0.01% moisture, 4.30 ± 0.46% ashes, 0.29 ± 0.86% fat, 0.93 ± 0.67% protein, 2.47 ± 0.23% fiber, 72.7 ± 0.320% starch, 5.43 ± 0.16% reducing sugars, 7.34 ± 0.00% non-reducing sugars, pH 6.65±0.06 and 2.11±0.29 mgNaOH/100 -1 of acidity. Observed the yam starch presented 69.00 ± 0.01 mg/100g gallic acid, 5.44 ± 0.03 μM Eq. Trolox/g by DPPH method, 15.07 ± 0.46% of free radical-scavenging and Eq. 1367.05 ± 0.07 μM Ferrous Sulfate/g of sample of antioxidant activity by FRAP method. Conclude that the yam starch cv. Chinese presented highest contents of energy, starch content, ash content, fiber, non-reducing sugars and reducing sugars than that have been seen in other studies. Featuring nutritional characteristics important and a good income. It is observed that starch yam had a high content of phenolic compounds, in addition, analyzed starches may be used as a viable source of starch for the food industry and consumers as well as being an antioxidant considered important. Keywords: Antioxidant, organic production, starch.

Compostos fenólicos, capacidade antioxidante e caracterização físicoquímica da fécula de inhame cv. Chinês orgânico (Colocasia esculenta) Resumo O Brasil ocupa a 15ª posição, com uma produção de 232.100 de toneladas/ano. O inhame é uma espécie adaptada ao clima tropical, sendo pouco sujeita ao ataque de pragas e doenças. Seus rizomas apresentam elevado valor nutritivo, com teores pronunciados de carboidratos e sais minerais. O objetivo desta pesquisa foi avaliar o teor de compostos fenólicos, capacidade antioxidante e características físico-químicas da fécula de inhame cv. Chinês orgânico. O manejo orgânico das culturas de inhame cv. Chinês foi realizado no Sistema Integrado de Produção Agroecológica “Fazendinha Agroecológica”, Seropédica, RJ - Brasil. O preparo do solo consistiu em gradagem seguida de sulcamento. O inhame foi plantado com espaçamento de 1 m entre sulcos e 0,3 metros entre plantas. A adubação de plantio foi feita com esterco (2L de esterco bovino por metro linear). A adubação de cobertura foi feita com torta de mamona 5% N (100g por metro linear, 2 vezes). A coleta das amostras foi realizada no período de fevereiro a abril de 2012. O teor de compostos fenólicos foi determinado pelo método de Folin-Ciocalteu, a atividade antioxidante foi determinada pelo método do DPPH (2,2-definil-1-picrilidrazil) e pelo método de FRAP (Ferric Reducing Antioxidant Power). Foi determinado o rendimento, o teor de umidade

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(%), proteína (%), cinzas (%), amido (%), fibra (%), açúcares não-redutores (%), açúcares redutores (%), pH e acidez do amido. Os resultados do tratamento ao nível laboratorial mostrou um rendimento de 15,34% para a fécula de inhame. Observa-se que fécula de inhame orgânico apresentou um valor energético de 297,13 ± 0.00, 6,54 ± 0.01% de umidade, 4,30 ± 0.46% de cinzas, 0,29 ± 0.86% de gordura, 0,93 ± 0.67% de proteína, 2,47 ± 0.23% de fibra, 72,70 ± 0.32% de amido, 5,43 ± 0.16% açúcares redutores, 7,34 ± 0.00% de açúcares não redutores, 6,65 ± 0.06 pH e 2,11 ± 0.29 mgNaOH/100 -1 de acidez. Verifica-se que a fécula apresentou 69.00 ± 0,01 mg/100g de ácido gálico, 5,44 ± 0,03 Eq. μM. Trolox/g pelo método DPPH, 15,07 ± 0,46% de sequestro de radical livre e 1367,05 ± 0,07 μM de Sulfato Ferroso/g de amostra da atividade antioxidante pelo método FRAP. Conclui-se que a fécula de inhame cv chinês apresentou maior valor energético, teor de amido, conteúdo de cinzas, fibras, açúcares não redutores e açúcares redutores do que o verificado em outros estudos. Apresentando características nutricionais importantes e um bom rendimento. Observa-se que a fécula de inhame apresentou um alto teor de compostos fenólicos, além disso, as féculas analisadas podem ser utilizadas como uma fonte viável de amido pela indústria de alimentos e pelos consumidores, além de ser considerada como um agente antioxidante importante. Palavras-chave: Antioxidante, produção orgânica, amido.

Introduction The organic agricultural production system adopts specific techniques such as optimizing the use of natural resources and socioeconomic available, respecting the cultural integrity of rural communities, aiming at economic and ecological sustainability, maximizing social benefits, minimizing the energy dependence nonrenewable, using cultural methods, biological and mechanical, as opposed to using synthetic materials in any stage of production (Brazil, 2003). According Roitner-Schobesberger (2008), there are important reasons to buy organic food: the health benefit, the attraction of new products, and demand for stylish products tastier. Since the taste of the organic product has been considered better when compared to the conventional product. Brazil takes the 15th position, with an output of 232.100 ton./year, as in Venezuela yam production was 105.000 tons, ranking nineteenth place (Faostat, 2012). According Akissoe et al. (2011), yam hit is a traditional dish and most preferred in West Africa, has firmness and stickiness due to the content of amylose and soluble gum. The yam is a species adapted to the tropical climate, with little subject to attack by pests and diseases. Its rhizomes have high nutritional value, with pronounced levels of carbohydrates and minerals. These features make the yam widespread among farmers (Oliveira et al., 2006). Among the species of yam tubers Dioscorea genus, the most widely cultivated in Brazil are D. alata, D. caynensis and D. rotundata, directed to fresh consumption, mainly due to lack of industrialization, which is given by the high level of mucilage which makes it difficult to release the starch from the plant tissue and the lack of popularity of its nutritional and functional. All these factors, combined, lead to an under-utilization of these tubers as a source of starch (Liporacciet al., 2005). Therefore, the objective this study was to evaluate the phenolic compounds, antioxidant capacity and physical chemical characteristics of organic yam starch cv. Chinese.

Materials and Methods Organic management of crops cv Chinese yam was conducted in the Integrated Agroecological Production - "Fazendinha Agroecological Km 47," located in the Lowlands, municipality of Seropédica, RJ - Brazil (latitude 22º48'00'' S, longitude 43°41'00'' W; altitude of 33 meters). The climate is characterized by frequent rainfall and high temperatures in summer and winter by bit strict and generally dries. The annual averages are around 24°C and 1.250 mm of rainfall. In an Ultisol in farmland with other kinds of vegetables. The preparation of the soil for yams, consisted of plowing followed by harrowing. The yam was planted at a spacing of 1 m between furrows and 0.3 meters between plants. The planting was done fertilization with manure (2 L cattle manure per meter). Fertilization was made with castor bean 5% N (100g/m, the application being performed in double)

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(Embrapa, 1999). The sample collection were conducted from February to April 2012. The tubers were washed with tap water, sanitized with a sodium hypochlorite solution (200 ppm) for 15 minutes.

Obtaining Organic Starches and Yield These samples were peeled, cutted into slices (2 cm), blended into a domestic blender (Osterizer Classic Blender) and sieved ( 60 and 200 mesh). The product was prepared in trays and subjected to drying in a forced-air circulation oven (SOLAB, mod 102 SL, Piracicaba/SP) at 65°C for 24 hours. The starches were obtained in a mill (Perten mod 3100) and sieved until obtaining a fine powder. A subsequent drying was performed in order to obtain controlled moisture content. Finally, the starches were put into laminated packaging to prevent moisture absorption and stored in a freezer (-20ºC) until chemical analysis according to Hsu et al. (2003) and Erdman (1986) with minor modifications. The yield (Y) was determined according to the equation below: GW Equation (1) Y

$ 100 WD

Where: Y = Yield; GW = Gross Weight of fresh sample; WD = weight of dry sample.

Physical Chemical characteristics The determination of moisture, ash, lipid and protein contents were performed according to (AOAC (2010) and crude fiber as Kamer and Ginkel (1952). The pH was determined by a of a digital pH meter , total acidity (mgNaOH/100g), reducing and non-reducing sugars (%) by titrimetric methods (AOAC, 1998).The starch content was done according to AACC (1995), the energy value was determined using conversions factors (4 kcal/g for protein and carbohydrate and 9 kcal/g for lipid (FAO, 2003). All experiments were performed in triplicate.

Obtaining the Extracts 20 g of the obtained starches were weighed and diluted with ethanol (PA) in volumetric flasks (100 mL). These solutions were subjected to stirring for a hour with magnetic stirrer at 25°C. Then, they were filtered (nº. 3), adapted according to Swain and Hillis, (1959) and Torres (2002) methods.

Determination of Total Phenolic Compounds 0.5 mL of each obtained extract, 7 mL of distilled water and 0.5 ml of Folin-Ciocalteu reagent were mixed for 3 minutes, 2 mL of 20% Na2CO3 solution were added and heated at 100°C for one minute in a temperature controlled water bath, cooled at the ambient condition in the dark. The absorbance was measured using an UV Spectrophotometer (New Model 2000) at the 685 nm (Quettier-Deleu et al., 2000; Singleton and Rossi, 1965). The amount of phenolic compounds was determined using gallic acid as external standard (g/100g dry basis). All analysis was performed in triplicate.

Method of DPPH The antioxidant activity was determined by the method of DPPH (2.2-definil-1-picrilidrazil) was performed according to the procedure described by Rufino et al. (2007). The absorbance was measured using an UV Spectrophotometer (New Model 2000) at the 517 nm. All experiments were performed in triplicate. The amount of antioxidant activity was expressed as μM of Trolox Equivalent per 100 g of sample (dry basis). The free radical-scavenging (%FRS) of each sample were calculated according to the %FRS according to (Brand-Williams, Cuvelier and Berset, 1995), according to equation 2: Where: AB and AA are absorbance values of blank and sample, respectively. All analysis were performed in triplicate.

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( A # AA ) $ 100 % KFR B AB

Equation (2)

Results and Discussion In Table 1 are shown the results of analyzes of organic yam starch cv. Chinese. Table 1. Proximate composition of organic yam starch cv. Chinese. Analysis Starch (dry basis) Energetic value (kcal/100g) 297.13±0.00 Moisture (%) 6.54±0.01 Ashes (%) 4.30±0.46 Lipids (%) 0.29±0.86 Proteins (%) 0.93±0.67 Fibers (%) 2.47±0.23 Starch (%) 72.70±0.32 Reducing Sugar (%) 5.43±0.16 Nonreducing Sugar (%) 7.34±0.00 pH 6.65±0.06 2.11±0.29 Acidity (mgNaOH/100g) The experiments were made in triplicate, having the results as mean±SD (Standard Deviation). The acronyms presented in Table correspond to d.b. (dry basis).

The results of processing the laboratory level showed a good yield of 15.34% for organic yam starch cv. Chinese, being greater than that found by Ascheri (2010) who obtained a yield of 13.96% for yam starch. However, these values were similar to that found by Jayakody et al. (2009) who observed a yield of three varieties of yam which ranged from 12.22% to 16.81%. The organic yam starch cv Chinese showed higher energy, starch, ash, fiber, non-reducing and reducing sugars contents but lower moisture, lipids and proteins contents those found by Ascheri (2010) for starch from yam (ash 0.92±0.00%, fiber 0.17±0.03%, total sugars 1.63±0.03%, sugars 0.28±0.01% and nonreducing 1.35±0.01%, moisture 7.61±0.17%, lipids 0.64±0.02% and proteins 3.21±0.11%). Nwokocha and Williams (2011) and Mali et al. (2004) have evaluated the proximate composition of conventional yam starch. These authors obtained lower values of moisture (11.91±0.00%), ash (0.15±0.01%), protein (0.69±0.02%) and similar lipids content (0.29±0.01%), while the last aforementioned authors have found: ash (0.17±0.01%), protein (0.20±0.01%) and lipid (0.27±0.02%). The values found in this study was higher than the results by Yeh, Chan and Chuang (2009), noted for yam starch showed 0.08±0.01% protein, 0.09±0.02% ash and 0.10±0.03% crude fat. It appears from this study that the organic yam starch generally showed better nutritional values that found by other authors which can associated with cultivation practices of the organic product, since the comparison of this study was based on samples grown by conventional agriculture. From the Table 2, it is observed phenolic compounds and antioxidant capacity organic yam starch cv. Chinese.

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Table 2. Phenolic compounds and antioxidant capacity organic yam starch cv. Chinese. Yam Starch (dry basis) Analysis Results Phenolic compounds (mg/100g Gallic Acid) 69.00 ± 0.01 DPPH (μM Eq. Trolox/g sample) 5.44 ± 0.03 %FRS 15.07 ± 0.46 FRAP (μM Ferrous Sulfate/g of sample) 1367.05 ± 0.07

The experiments were made in triplicate, having the results as mean±SD (Standard Deviation). The acronyms presented in Table corresponds to d.b. (dry basis); %FRS (Percent of free radical-scavenging); Eq (Equivalent); μM (micromolar).

Despite the paucity of data on the antioxidant potential of organic starches, it was observed that the phenolic content of yam starch was higher than those found by Farombi, Britton and Emerole (2000) for yam flour (22 to 60 mg/100g Catechin equivalent) and by Vaher et al. (2010) for wheat flour (0.44 to 1.40 mg/100g of phenolic compounds and Ahmed, Akter and Eun (2010) have found for sweet potato flour values from 5.24 to 10.44 mg.100g of gallic acid equivalent d.b) The free radical-scavenging capacity of different types of yam starch was assessed by Ragaee, AbdelAal and Noaman (2006). These authors have found in hard and soft wheat flour, higher values than the present study 4.3±0.17 and 4.7±0.17 μM of Trolox Eq./g of sample, respectively . However, Vasconcelos et al. (2013) obtained lower values for wheat germ (0.38 μM of Trolox equivalent/g of sample).

Conclusion Conclude that the yam starch cv. Chinese presented high energy, starch content, ash content, fiber, non-reducing sugars and reducing sugars than that seen in other studies. Featuring nutritional characteristics important and a good income. It is observed that starch yam had a high content of phenolic compounds, in addition, analyzed starches may be used as a viable source of starch for the food industry and consumers as well as being an antioxidant considered important.

Acknowledgment Financial support from FAPERJ (Procedure: e-26/110.287/2010), CAPES Doctoral Scholarship granted by the first author and Equipment Pro-2012 and by the MEC PROEXT 2011/2012.

References Ahmed, M., Akter, S., and Eun, J.B. (2010). Effect of pretreatments and drying temperatures on sweet potato flour. International. Journal of Food Science and Technology 45, 726-732. Akissoe, N., Mestres, C., Handschin, S., Gibert, O., Hounhouigan, J., and Nago, M. (2011). Microstructure and physic-chemical bases of textural quality of yam products. LWT - Food Science and Technology 44, 321-329. Ascheri, D.P.R. (2010). Propriedades físicas do tubérculo e propriedades químicas e funcionais do amido de inhame (Dioscorea sp.) Cultivar São Bento. Revista Agrotecnologia 1, 53-70. American Association of Cereal Chemists (AACC). (1995). Approved methods of the American Association of Cereal Chemists. 9.ed. St Paul: AACC, 2v. Association of Official Analytical Chemists (AOAC). (2010). Official methods of analysis of AOAC International. 18 ed., 3ª rev. Association of Official Analytical Chemists (AOAC). Official methods of analysis. 65. ed. Washington, D.C.: AOAC, 1998. Brand-Williams, W., Cuvelier, M.E.; and Berset, C. (1995). Use of a free radical method to evaluate antioxidant activity. LWT - Food Science and Technology 28, 25-30. Brazil. (2003). Lei Nº 10831, de 23 de dezembro de 2003. Dispõe sobre a agricultura orgânica e dá outras providências. D.O.U.: 24 de dez. de 2003, Seção 1, 8. Erdman, M.D. (1986). Starch from arrowrot (Maranta arundinacea) Grown at Tifton, Georgia. Cereal Chemistry 63, 277-279.

232

Embrapa - Centro Nacional de Pesquisa de Solos. (1999). Sistema Brasileiro de Classificação de solos. 2 ed. Rio de Janeiro: Embrapa/CNPS, 212p. Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO). (2003). Food energy-methods of analysis and conversion factors. Food and Nutrition Paper 77, FAO, Rome, Italy, 1-93p. Faostat. (2012). Agricultural data (last updated August, 2010-2012). Food and Agriculture Organization of the United Nations. Available from: http://faostat.fao.org/site/339/default.aspx. [Available: Aug 19 2012]. Farombi, E.O., Britton, G., and Emerole, G.O. (2000). Evaluation of the antioxidant activity and partial characterisation of extracts from browned yam flour diet. Food Research International 33, 493-499. Hsu, C-L., Chen, W., Weng, Y-M., and Tseng, C.Y. (2003). Chemical composition, physical properties, and antioxidant activities of yam flours as affected by different drying methods. Food Chemistry 83, 85–92. Jayakody, L., Hoover, R., Liu, Q., and Donner, E. (2009). Studies on tuber starches III. Impact of annealing on the molecular structure, composition and physicochemical properties of yam (Dioscorea sp.) starches grown in Sri Lanka. Carbohydrate Polymers 76, 145-153. Kamer, J.H. Van de.; and Ginkel, L.Van. (1952).Rapid determination of crude fiber in cereals. Cereal Chemisty 29, 239-251. Liporacci, J.S.N., Mali, S., and Grossmann, M.V.E. (2005). Efeito do método de extração na composição química e nas propriedades funcionais do amido de inhame (Dioscorea alata). Semina: Ciências Agrárias 26, 345-352. Mali, S., Grossmann, M.V.E., Garcia, M.A., Martino, M.N., and Zaritzky, N.E. (2004). Barrier, mechanical and optical properties of plasticized yam starch films. Carbohydrate Polymers 56, p.129-135. Nwokocha, L.M., and Williams, P.A. (2011). Comparative study of physicochemical properties of breadfruit (Artocarpus altilis) and white yam starches. Carbohydrate Polymers 85, 294-302. Oliveira, F.L., Guerra, J.G.M., Junqueira, RM., Silva, E.E., Oliveira, F.F., Espindola, J.A.A., Almeida, D.L., Ribeiro, R.L.D., and Urquiaga, S. (2006). Crescimento e produtividade do inhame cultivado entre faixas de guandu em sistema orgânico. Horticultura Brasileira 24, 53-58. Quettier-Deleu, C., Gressier, B., Vasseur, J., Dine, T., Brunet, C., Luyckx, M., Cazin, M., Cazin, J-C., Bailleul, F., and Trotin, F. (2000). Phenolic compounds and antioxidant activities of buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench) hulls and flour. Journal of Ethnopharmacology 72, 35–42. Ragaee, S.; Abdel-Aal, E.M., and Noaman, M. (2006). Antioxidant activity and nutrient composition of selected cereals for food use. Food Chemistry 98, 32-38. Roitner-Schobesberger, B. (2008). Consumer perceptions of organic foods in Bangkok, Thailand. Food Policy 33, 112-121. Rufino, M.S.M., Alves, R.E., Brito, E.S., Morais, S.M., Sampaio, C.G., Pérez-Jiménez, J., and Saura-Calixto, F.D. (2007). Metodologia científica: determinação da atividade antioxidante total em frutas pela captura do radical livre DPPH. Comunicado Técnico. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Rufino, M.S.M., Alves, R.E., Brito, E.S., Morais, S.M., Sampaio, C.G., Pérez-Jiménez, J., and Saura-Calixto, F.D. (2006). Metodologia científica: Determinação da atividade antioxidante total em frutas pelo método de redução do ferro (FRAP). Comunicado Técnico. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Singleton, V.L., and Rossi, JR., J.A. (1965). Colorimetry of total phenolics with phosphomolybdicphosphotungstic acid reagents. American Jouranl of Enology and Viticulture 16, 144-158. Swain, T., and Hillis, W.E. (1959). The phenolic constituents of prunus domestica. The quantitative analysis of phenolic constituents. Journal of the Science of Food and Agriculture 10, 63-68. Torres, D.E.G., Assunção, D., Mancini, P., Torres, R.P., and Mancini-Filho, J. (2002). Antioxidant activity of macambo (Theobroma bicolor L.) extracts. European Journal of Lipid Science and Technology 104, 278- 281. Vaher, M., Matso, K., Levandi, T., Helmja, K., and Kaljurand, M. (2010). Phenolic compounds and the antioxidant activity of the bran, flour and whole grain of different wheat varieties. Procedia Chemistry 2, 76-82. Yeh, A.I., Chan, T.Y., and Chuang, G.C.C. (2009). Effect of water content and mucilage on physico-chemical characteristics of yam (Discorea alata Purpurea) starch. Journal of Food Engineering 95, 106-114. Vasconcelos, C.B.M., Bennett, R., Castro, C., Cardoso, P., Saavedra, and Rosa, E.A. (2013). Study of composition, stabilization and processing of wheat germ and maize industrial by-products. Industrial Crops and Products 42, 292-298.

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Effect of drying on the properties of pears cv. D. Joaquina M. J. Barroca1, R. P. F. Guiné2,3, M. Alves2, S. Oliveira2, F. J. Gonçalves2,3 and P. M. R. Correia2,3 1

CERNAS / Instituto Superior de Engenharia de Coimbra, Rua Pedro Nunes-Quinta da Nora, 3030-199 Coimbra, Portugal.e-mail: mjbarroca@gmail.com 2 Dep. Indústrias Alimentares – Escola Superior Agrária de Viseu, Quinta da Alagoa, Estrada de Nelas, Ranhados, 3500-606 Viseu, Portugal. e-mail: raquelguine@esav.ipv.pt 3 CI&DETS – Instituto Politécnico de Viseu, Viseu, Portugal.

Resumo O presente trabalho teve como objectivo proceder à secagem, a 60 ºC e 70 ºC, de peras do cultivar D. Joaquina e avaliar o conteúdo de humidade, a cor, os compostos fenólicos totais e a capacidade antioxidante da pêra em fresco e durante o processo de secagem. Em relação à cor não se observaram diferenças significativas no valor dos parâmetros da cor da pêra secada a 60 ºC e a 70 ºC. Por outro lado, a secagem induziu um aumento gradual dos parâmetros a* e b* durante o processo, tornando os frutos mais avermelhados e amarelados do que a pêra em fresco. A secagem conduziu a uma diminuição aproximadamente igual dos compostos fenólicos totais para a temperatura de 60 ºC e 70 ºC. Por outro lado, o valor dos compostos fenólicos totais que foram quantificados na fase inicial do processo manteve-se praticamente inalterado até ao fim da secagem. No que respeita aos compostos antioxidantes observou-se uma diminuição superior a 50 % da quantidade presente nas peras em fresco, independentemente da temperatura. Palavras chave: pera, secagem, cor, compostos fenólicos totais, capacidade antioxidante

Effect of drying on the properties of pears cv. D. Joaquina Abstract In the present work, pears of the Portuguese cultivar, cv. D. Joaquina, were dehydrated by hot air drying at temperatures of 60 ºC and 70 ºC. Drying properties such as moisture, color, antioxidant activity, and total phenols content were evaluated. The drying temperature induced the increase of a* and b* colorimetric parameters, due to non-enzimatic browning reaction which turns the dried fruits more reddish and yellow. The obtained results lead to the conclusion that total phenols content decreased with drying, but the observed values were similar to the pears dried at 60 ºC and 70 ºC. Furthermore, the results also indicate that antioxidant compounds might be degraded or modified during the drying process. In addition, a decrease of more of 50 % was observed in the fruits dried at 60 ºC and 70 ºC. Keywords: pears, dried, color, phenolic compounds, antioxidant activity.

Introduction The pear (Pyrus communis L.) is a typical fruit of temperate zones and is cultivated in Europe, among other regions. Due to its nutritive properties, good taste and low caloric level, the pear is a much appreciated fruit by the consumers. It has a low content of protein and lipids and is rich in sugars such as fructose, sorbitol, sucrose, and, in lower amount, glucose (Barroca et al., 2006; Senser et al., 1999). Theses fruits also possess others nutritional components such as vitamins, minerals and antioxidants as

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well as bioactive elements, that are important sources of healthy-beneficial compounds (Senser et al., 1999; Silos-Espino et al., 2003). The pear also has a potential source of dietary fibres, and, in particular case of four small varieties of Portuguese pears, the values of dietary fiber ranged between 12 and 15% (dry mass) (Barroca et al., 2006). The fruits and vegetables are also the major source of phenolic compounds in the human diet that possess a considerable interest due to their antioxidant capacity. The pears are rich in simple polyphenolic structures, among which it is worthwhile to emphasize the presence of arbutin (hydroquinone) and hydroxycinamic acids with chlorogenic cumaric (esterified with quinic acid) as the prevailing acids. It is also possible to find flavonoids structures composed of flavan-3-ol structures and flavonols with their structurally related glycosides. Thus, (+) catechin and (-) epicatechin were identified by different authors. The flavonoles composition in pear samples includes quercetin, kaempferol, and isorhamnetin glycosides (Escarpa and Gonzalez, 2001; Fu et al., 2011). Pears are fruits with a low antioxidant capacity compared to pigmented fruits, but they have a higher antioxidant activity than many common vegetables (Kevers et al., 2011; Oms-Oliu et al., 2008). However, the contribution of pears to the intake of antioxidants can be substantial in European countries where the annual consumption per capita is high (Kevers et al., 2011). Although pears can be consumed fresh they are also commonly submitted to processing techniques such as drying. This process is one of the most important techniques for food preservation because the moisture content is intensively reduced. The water activity strongly influences the type and intensity of the deterioration reactions that may occur in food materials, and, therefore, reducing their water content allows a better preservation, since the material no longer constitutes an appropriate substrate for the growing of bacteria and starches or even for the occurrence of enzymatic modifications. The tradition in the Beira Alta region of Portugal is to sun-dry a small variety of pears (S. Bartolomeu) resulting in a small sun-dried pear that is very appreciated in Portugal (Guiné and Castro, 2002; Guiné, 2011). Due to the disadvantages of direct sun exposure method Guiné et al. (2011) concluded that others methods of drying, including the convective drying, can be used to produce products with similar properties to the traditional ones. In addition, due to the decrease of production of S. Bartolomeu cultivar, other small pears variety, such as D. Joaquina, among others, are gaining importance on the market and also exhibit good drying features. The aim of this study was to dehydrate pears (cv. D. Joaquina) at 60 ºC and 70 ºC, and evaluate properties such as moisture, color, antioxidant activity and total phenols content along the drying process.

Material and Methods The pears used in this study are a regional variety of a Portuguese cultivar, cv. D. Joaquina. The pears were obtained from a local supermarket and were peeled prior the drying process. The fruits were sliced and the drying process was carried out in a convective drying at temperatures of 60 ºC and 70 ºC and with air flow of 0.5 m/s. Along drying were evaluated the moisture content, the color, the antioxidant activity, and the total phenols content. The CIELAB color space was used and the parameters that were measured were L*, a*, and b*. L* is luminosity (0 = black and 100 = white) and the coordinates of opposing color are a*, that assumes negative values for green and positive for red; and b*, which is negative for blue and positive for yellow. For all the determinations a colorimeter chroma meter CR-400 was used. The phenolic compounds were obtained from fresh and dried pears by successive extractions with methanol (3x1h) and acetone/water (3x1h), performed with the aid of an ultrasonic bath. Total phenolic composition was determined according to the Folin-Ciocalteu method using gallic acid as a standard. The results were expressed as milligrams of gallic acid equivalents (GAE) per gram of dried sample mass.

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All extracts were characterized in terms of total phenolic content and antioxidant capacity (ABTS assays) according to Gonรงalves et al. (2005).

Results and Discussion Figure 1 shows the profile of moisture content of the pear slices along the drying at 60 ยบC and 70 ยบC. To obtain a very low value of moisture it was necessary a drying time of 3h45min and 6h for 60 ยบC and 70 ยบC, respectively.

Figure 1. Evolution of moisture profile of pears along drying at 60 ยบC and 70 ยบC.

Figure 2 reveals the variation of the color parameters of the pears with time for the drying carried out at 60 ยบC and 70 ยบC. As it can be seen, the value of L* (lightness) decreases from 72 (fresh) to 64 (end of drying), showing that the pears become darker with drying but in small extension. The value of a* increases from โ 1.9 to 6, revealing that a very slight green tone evolves to a red tone. The parameter b* changes from 18 to 30 with drying, highlighting that drying induces an increase in the yellow intensity. The values of the coordinates for the temperature of 70 ยบC present a similar behavior in relation to the change of color along drying. The conjugation of the red and yellow with the darkness associated to the L* parameter gives place to a reddish-yellow color in the dried pears.

Figure 2. Color coordinates along the drying at 60 ยบC and 70 ยบC.

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Figure 3 shows the amounts of total phenolic content expressed as milligrams of gallic acid equivalent (GAE) per gram of dry material of D. Joaquina pears (fresh state and dried at 60 ºC and 70 ºC) to the different extracts of methanol and acetone. The first extract of fresh pear with methanol contains 2.79 ± 0.52 mg GAE/g (d.b.) which corresponds to 75% of the phenolic compounds presented in the three extracts with this solvent. With respect to the extracts with acetone, it is possible to conclude that the phenolic compounds quantified on each extract (E4, E5 and E5) are nearly 33% of the total value in acetone extracts (2.41 mg GAE/g (d.b.)). This value is nearly in accordance with the initial phenolic content of 254.90 ± 9.10 mg GAE/100 g d.b. to fresh pear (cv. Conference) using acetone as solvent (Mrad et al., 2012). The large content of phenolic content in acetone extracts (after three extractions with methanol) reveals that the two solvents dissolve different kind of phenolic compounds presented in the fresh pear. Fu et al. (2011) quantified the total phenolic contents to four different pears (Australian, fragrant, honey and royal) ranged between 11.88 mg GAE/ 100 g wet basis and 68.06 GAE/ 100 g wet basis. Values ranged between 302.3 mg GAE/ 100 g wet basis and 458.2 mg GAE/ 100 g wet basis were found in Conference, Forelle and Peckham’s pears cultivars (Imeh and Khokhar, 2002). The total phenolic value in the six extracts to D. Joaquina pears is 185.74 GAE/ 100 g wet basis. The results clearly emphasize the existence of wide variations among the cultivars of pears. After the first hour of drying the phenolic content reduces significantly, but the values remain almost the same at the end of drying, independently of the temperature. This result suggests that compounds might be degraded or modified with temperature. In fact, and according with Martín-Cabrejas et al (2009), the decrease of phenolic compounds during drying can be attributed to the binding of polyphenols with other compounds (proteins) or to alterations in the chemical structure of polyphenols which cannot be extracted or determined by available methods. The degradation of phenolic compounds can be attributed either to the extent of dying time and to the higher temperature. However, the increase of temperature to 70 ºC, with the corresponding decrease in drying time, allows total phenolic compounds similar to the ones observed at 60ºC.

Figure 3. Total phenolic content (mg GAE/g db) in the fresh and dried pears (60 ºC and 70 ºC).

Trolox equivalent antioxidant capacity (TEAC) assay is based on the ability of the antioxidant to scavenge ABTS radicals and according to Cai et al. (2004), Gan et al. (2010) and Re et al. (1999) it can measure antioxidants capacities of lipophilic and hydrophilic compounds. The antioxidant capacity of the three extracts of methanol and acetone was 12.3 and 11.5 μmol Trolox/g d.b., respectively, which corresponds to values of 2.7 and 2.5 μmol Trolox/g wet basis (Figure 4). This antioxidant capacity in the range of TEAC values varied from 0.84±0.03 to 4.30±0.06 μmol Trolox/g wet weight to four different pears varieties (Fu et al., 2011). Fruits rich in hydroxycinnamate, such as pears, consistently have lower antioxidant activities when compared with fruits and vegetables rich in anthocyanins, flavanones, and falvones (Höner and Cervellati, 2002). In fact, Li et al. (2012) concluded that pears with high total phenolics and total flavonoids contents had significantly higher antioxidant than those of other species and anthocyanins were correlated to antioxidant capacity in

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pears. Drying promoted a significant decrease of about 50 % of the antioxidant capacity to both temperatures at the end of the process. In extracts with methanol and acetone, the decrease of this compounds are slightly higher than 50 % and 60 %, respectively, in the end of the process. In addition, the degradation or modification of the antioxidant compounds occurred in the early stages of the drying process at both temperatures. After the first sample of dried pears the antioxidant compounds decreased much more slowly. The results suggest that the antioxidant compounds of the pears have low resistance to heat degradation.

Figure 4. Antioxidant capacity (μ μmol Trolox/g db) in the fresh and dried pears (60 ºC and 70 ºC).

The correlation between the total antioxidant capacities and the total phenolic content in extracts of methanol (E1+E2+E3) and acetone (E4+E5+E6) is shown in Figure 5. The results reveal a good correlation between TEAC value and the total phenolic compounds in fresh and dried samples suggesting that phenolic compounds could be the main components responsible for free radical scavenging ability of pears.

Figure 5. Correlation between the antioxidant capacities and total phenolic content of D. Joaquina pears.

Conclusions In the present work, pears of the Portuguese cultivar D. Joaquina, were dehydrated by hot air drying at temperatures of 60 ºC and 70 ºC. Drying properties such as moisture, color, antioxidant activity, and total phenols content were evaluated. The drying temperature induced the increase of a* and b* colorimetric parameters, due to nonenzimatic browning reaction which turns the dried fruits more reddish and yellow. The obtained results lead to the conclusion that total phenols content decreased with drying, but the observed values were similar for the pears dried at 60 ºC and 70 ºC. Furthermore, the results also indicate that antioxidant compounds might be degraded or modified during the drying process. In addition, a decrease of more of 50 % in the antioxidant capacity was observed in the dried fruits at both temperatures (60 ºC and 70 ºC).

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Acknowledgments The authors thank the Portuguese Foundation for Science and Technology (FCT) and Research centres CERNAS and CI&DETS (PEst-OE/CED/UI4016/2011).

References Barroca, M. J., Guiné, R. P. F., Pinto, A., Gonçalves, F. M. and Ferreira, D. M. S. (2006). Chemical and microbiological characterization of portuguese varieties of pears. Food and Bioproducts Processing 84(C2), 109-113.

Cai, Y. Z., Luo, Q., Sun, M., and Corke, H. (2004). Antioxidant activity and phenolic compounds of 112 traditional Chinese medicinal plants associated with anticancer. Life Science 74, 2157-2184. Escarpa, A. and Gonzalez, M. C. (2001). An overview of analytical chemistry of phenolic compounds in foods. Critical Reviews in Analytical Chemistry 31, 57-139. Fu, L., Xu, B., Xu, X., Gan, R., Zhang, Y., Xia, E. and Li. H. (2011). Antioxidant capacities and total phenolic contents of 62 fruits. Food Chemistry 129, 345–350. Gan, R.-Y., Kuang, L., Xu, X.-R., Zhang, Y., Xia, E.-Q., Song, F.-L., Li, H.B. (2010). Screening of natural antioxidants from traditional Chinese medicinal plants associated with treatment of rheumatic disease. Molecules 15, 5988-5997. Gonçalves, F., Batista, S., Guiné, R., Barroca, M. J., Pérez, M. D., San José, M. L., Ferreira, D. (2005). Sundried pears: phenolic compounds and antioxidant activity. Proceedings in 7º Encontro de Química dos Alimentos, Viseu, Portugal. Guiné, R .P. F. and Castro, J. A. A. M. (2002). Pear drying process analysis: drying rates and evolution of water and sugar concentrations in space and time. Drying Technology 20, 1515-1526. Guiné, R. P. F. (2011). Influence of drying method on some physical and chemical properties of pears. International Journal of Fruit Science, 11, 245-255. Höner, K., and Cervellati, R. (2002). Measurements of the antioxidant capacity of fruits and vegetables using the BR reaction method. Eur Food Res Technol 215,437-442. Imeh, U. and Khokhar, S. (2002). Distribution of conjugated and free phenols in fruits: antioxidant activity and cultivar variations. Journal of Agricultural and Foood Chemistry 50, 6301-6306. Kevers, C., Pincemail, J., Tabart,J., Defraigne, J. and Dommes, J. (2011) Influence of cultivar, harvest time, storage conditions, and peeling on the antioxidant capacity and phenolic and ascorbic acid contents of apples and pears. Journal of Agricultural and Food Chemistry 59, 6165–6171. Li, X., Zhang,J-Y., Gao,W-Y.,Wang, Y., Wang, H-Y., Cao, J-G. and Huang, L-Q. (2012). Chemical composition and anti-inflammatory and antioxidant activities of eight pear cultivars. Journal of Agricultural and Food Chemistry 60, 8738-8744. Martin-Cabrejas, M. A., Aguilera, Y., Pedrosa, M., Cuadrado, C., Hernandez, T., Diaz, S., Esteban, R. M. (2009). The impact of dehydration process on antinutrients and protein digestibility of some legume flours. Food Chemistry 114, 1063-1068. Mrad, N. D., Boudhrioua, N., Kechaou, N., Courtois, F., and Bonazzi, C. (2012). Influence of air drying temperature on kinetics, physicochemical properties, total phenolic content and ascorbic acid of pears. Food and Bioproducts Pprocessing 90, 433-441. Oms-Oliu, G. Odriozola-Serrano,I., Soliva-Fortuny, R. and Martín-Belloso, O. (2008). Antioxidant content of fresh-cut pears stored in high-O2 active packages compared with conventional low-O2 active and passive modified atmosphere packaging. Journal of Agricultural and Food Chemistry 56, 932-940. Re, R., Pellegrini, N., Proteggente, A., Pannala, A., Yang, M., and Rice-Evans, C. (1999). Antioxidant activity applying an improved ABTS radical cation decolorization assay. Free Radical Biology and Medicine 26, 1231-1237. Senser, F., Scherz, H. and Munchen, G., 1999, Tablas de Composicion de Alimentos, 2nd edition (Editorial Acribia, Zaragoza). Silos-Espino, H., Fabian-Morales, L., Osuna-Castro, J.A., Valverde, E., Guevara-Lara, F. and Paredes-López, O. (2003). Chemical and biochemical changes in prickly pears with different ripening behavior. Nahrung/Food 47, 334-338.

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Determinación de propiedades mecánicas de Castanea sativa Mill. mediante ondas de ultrasonido y comparación con el método de compresión C. Vázquez1; R. Gonçalves2; M. Guaita1 1

Departamento de Ingeniería Agroforestal, Universidad de Santiago de Compostela, Campus Universitario. 27002 Lugo, +34686844575: c.vazquez@outlook.com 2 Facultad de Ingeniería Agrícola (FEAGRI), Universidad de Campinas (UNICAMP) Av. Candido Rondon, 501 – 13083310 Barão Geraldo, Campinas, São Paulo, Brasil

Resumen La propagación de ondas de ultrasonidos es un método no destructivo para la determinación de propiedades mecánicas. La madera, como material ortótropo, presenta diferentes propiedades dependiendo de la dirección con respecto a la fibra que consideremos. A menudo solo se conoce el módulo de Young longitudinal (EL) pero en muchos proyectos, debido a los modernos métodos de cálculo, es necesario conocer los módulos de Young radial y tangencial (ER and ET), los módulos transversales longitudinal-radial, longitudinal-tangencial y radialtangencial (GLR, GLT and GRT respectivamente) y los coeficientes de Poisson en todos los planos (ν). En este trabajo se han determinado las propiedades mecánicas de 13 probetas de Castanea sativa procedente de tres comunidades españolas. Los resultados obtenidos mediante ultrasonidos se han comparado con el método tradicional de compresión para 3 de esas probetas. La determinación de las constantes elásticas mediante compresión no reveló diferencias significativas con el método de ondas de ultrasonido para ninguna constante elástica. Palabras clave: Ortotrópico, Constantes, Elasticidad, Madera, Módulo.

Determination of the mechanical properties of Castanea sativa Mill. by ultrasonic wave propagation and comparison with the compression method Abstract Ultrasonic wave propagation is a nondestructive method for the determination of mechanical properties. As an orthotropic material, wood presents different properties according to the direction to the grain. Often, only the longitudinal Young’s modulus (E L) is determined, but many projects, using current software tools, require knowledge of the radial and tangential Young’s moduli (ER and ET), the longitudinal-radial, longitudinaltangential and radial-tangential shear moduli (GLR, GLT and GRT respectively) and the Poisson’s ratios for all planes (ν). The mechanical properties of 13 specimens of Castanea sativa from three different Spanish regions were determined. Ultrasonic results for three of the specimens were compared with results obtained by the traditional compression method for the determination of the mechanical properties of wood. The determination of all the elastic constants by compression testing on three of the specimens did not reveal significant differences between both methods for any of the constants. Keywords: orthotropic, constants, stiffness, wood, moduli.

Introducción En la península ibérica algunas especies con buenas propiedades no son utilizadas porque no se han caracterizado sus propiedades mecánicas. La madera, como material ortótropo, presenta diferentes propiedades dependiendo de la dirección con respecto a la fibra que consideremos. A menudo solo se conoce el módulo de Young longitudinal (E L)

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pero en muchos proyectos, debido a los modernos métodos de cálculo, es necesario conocer todas las constantes elásticas. En la actualidad se promueven los métodos rápidos y eficientes para la determinación de propiedades mecánicas, el método de ultrasonidos determina la matriz de rigidez y las propiedades mecánicas del material. Algunos autores como Bucur (1983,2006), Bucur y Archer (1984) y Keunecke et al. (2007) resaltan los beneficios de los ultrasonidos para determinar las propiedades de la madera. Desde la década de los 80, ha habido una búsqueda de metodologías que permitan el uso de las ecuaciones de Christoffel (Bucur, 2006) para determinar todas las constantes elásticas de materiales fibrosos, incluido la madera. En gran medida esto depende de los avances en los transductores y los equipos de ultrasonidos para su uso en madera. Preziosa et al. (1981) y Preziosa (1982) fueron pioneros en la técnica de los ultrasonidos para determinar la matriz de rigidez de la madera. François (1995) propuso el poliedro de 26 caras para realizar la medida de las constantes elásticas de la madera, esta probeta permite la obtención de todas las constantes elásticas con una sola pieza. Gonçalves et al. (2011) realizó ensayos de ultrasonidos y de compresión sobre las mismas probetas y determinó las constantes elásticas de la madera –tres módulos de Young (EL, ER, ET), tres módulos transversales (GLR, GLT, GRT) y seis coeficientes de Poisson (νLR, νLT, νRL, νRT, νTL, νTR) –. Algunos autores citados anteriormente habían comparado los valores entre los dos métodos pero nunca sobre las mismas probetas. El objetivo de este trabajo es determinar las propiedades mecánicas de la especie Castanea sativa Mill. mediante el método de propagación de ondas de ultrasonidos y compararlo con el método tradicional de flexión estática (para el módulo de Young longitudinal, EL) y el método de compresión.

Material y Métodos Ensayos de ultrasonidos Para la realización de los ensayos mediante ultrasonidos se utilizó un generador de ondas ultrasónicas “Panametrics-NDT EPOCH4 “(Olympus /Panametrics NDT Inc, San Diego, CA) con dos juegos de transductores de ondas de compresión y transversales de 1MHz de frecuencia. Para realizar la medición es necesario aplicar un Gel acoplante entre los transductores y la probeta en este caso se utilizó almidón de Glucosa dados los buenos resultados obtenidos por Gonçalves et al. (2011) principalmente para ondas transversales. Se midió el tiempo de propagación de ondas en 13 probetas poliédricas (Fig. 1) de Castanea sativa con 26 caras (François, 1995) utilizadas por Trinca (2011). Las probetas se habían aclimatado en cámara a 20ºC y 65% de humedad, siguiendo la norma UNE 56528. Para realizar las probetas poliédricas se debe seleccionar un ejemplar en el cual los anillos sean lo más paralelos posible, a la vez que presentan un radio alto, para obtener una probeta con las tres direcciones bien definidas. Las caras del poliedro deben ser suficientemente grandes para que abarque la totalidad del transductor (13mm) y la probeta no podrá contener médula ni nudos. Los especímenes se nombraron CT, A y G en referencia a su origen, Cataluña, Asturias y Galicia respectivamente. La matriz de rigidez [C] se obtiene a partir de las velocidades medidas anteriormente según el tensor de christoffel (Bucur 2006). La matriz de flexibilidad [S] se obtiene como la inversa de la matriz de rigidez [C]-1. Se realizaron ensayos de flexión estática sobre vigas (70x150x3000 mm) de las cuales se obtuvieron los poliedros. Los ensayos de flexión se realizaron siguiendo la norma UNE-EN 408:2011 para obtener el módulo de Young longitudinal. Los módulos obtenidos se compararon con los obtenidos mediante ultrasonidos para la misma dirección.

247

Figura 1- Planta del poliedro de 26 caras, Cotas en mm

Ensayos de compresión Para la realización de los ensayos de compresión se utilizaron 18 probetas prismáticas de 20x20x60 mm, obtenidas de 3 vigas de Castanea sativa de dimensiones 70x150x3000 mm y de las cuales se obtuvieron los poliedros utilizados en la determinación de propiedades mecánicas por ultrasonido, se escogió una viga de cada procedencia (Asturias, Galicia y Cataluña), las probetas se aclimataron en cámara a 20º C y 65% de humedad siguiendo la norma UNE 56528. Se utilizaron bandas Micro-Measurements C2A-13-250LW-350 and C2A-13-250LT-350 para medir la deformación en los ensayos de compresión. Los ensayos se realizaron en un bastidor de ensayos (200 kN) del laboratorio PEMADE y la toma de datos se realizó con un sistema de adquisición de datos Quantum X - HBM, un ordenador portátil y programa de adquisición de datos Microtest. Para cada viga es necesario extraer 6 probetas, 3 en la dirección de los ejes y 3 con 45º de inclinación en cada plano formado por los ejes como describe Gonçalves et al. (2011). En las probetas orientadas en el eje Longitudinal, se realizó un ensayo de compresión según la norma UNE 56535 de compresión paralela. Se obtuvieron las constantes: EL, νLR y νLT. En las probetas orientadas en el eje Radial y Tangencial, se realizará el ensayo según la norma UNE 56542, de compresión perpendicular, obteniendo las constantes ER, νRL y νRT, ET, νTR y νTL. Finalmente, en las probetas inclinadas en el plano formado por los ejes Longitudinal-Tangencial, Tangencial-Radial y Longitudinal-Radial se realizaron ensayo según la norma UNE 56542, obteniendo las constante GLT, GTR and GLR respectivamente. Para el cálculo de las constantes elásticas se analizaron con el programa Microsoft Excel los datos obtenidos, ajustando rectas a las gráficas ε/σ con un R2 mayor de 0,99. Se utilizaron las ecuaciones descritas por Gonçalves et al. (2011). Los módulos de elasticidad en la dirección de los ejes (E L, ER, ET) se obtuvieron de la pendiente de la curva tensión/deformación (σ/ε), ajustando los datos para que la curva fuera lineal en un tramo entre el 20 - 60% de la fuerza máxima, obteniendo un coeficiente de correlación (R2) mayor de 0,99.

Resultados y Discusión Ensayos de ultrasonidos Las constantes elásticas se han obtenido a partir de la matriz de elasticidad para cada poliedro, para verificar los resultados, se han utilizado los datos de ensayos de flexión estática (EM) llevados a cabo previamente en cada viga (Tabla 1). El coeficiente de rigidez CLL (módulo dinámico según Íñiguez, 2007 ) obtenido en el ensayo no destructivo y el módulo de elasticidad obtenido en el de flexión estática presentan un coeficiente de correlación del 0,89, bastante bueno, ya que otros autores como Iñiguez (2007) en probetas de tamaño estructural obtuvieron coeficientes de correlación menores (0,74). Teniendo en cuenta que los módulos

248

longitudinales EL se calcularon con la matriz completa debería parecerse al valor obtenido mediante flexión, la diferencia media entre los valores de EL y EM fue del 3%. Gonçalves et al. (2011) obtuvieron para las especies Apuleia leiocarpa, Goupia glabra y Eucalyptus saligna valores del módulo de elasticidad longitudinal, utilizando la inversión de la matriz de rigidez completa, un 1%, 2% y 4% superiores a los obtenidos con flexión estática para las mismas especies. Se evaluó la diferencia estadística entre el módulo de elasticidad obtenido por ultrasonidos (EL) y el módulo de elasticidad obtenido mediante flexión estática (EM) mediante el test de diferencia de medias con un 95% de nivel de confianza. Teniendo en cuenta que la diferencia de las medias se encuentra entre [-1508 a 2417], y que este intervalo contiene al cero, los valores de los dos módulos se consideran estadísticamente iguales con un nivel de confianza del 95%. Tabla 1-Resumen de los resultados de ensayos mediante ultrasonidos EL

Medias 10985 CV

23.2

Donde: EL, ER,

GTR

GTL

GLR

νRL

νTL

νLR

νTR

νLT

νRT

EM (N/mm2)

1452

774

257

788

1131

0.066

0.056

0.554

0.372

0.803

0.693

10674

16.2

12.0

20.5

10.5

44.8

20.1

57.0

10.4

31.4

6.2

18.6

ET, GRT, GLT, GLR en N/mm2

Para comparar el resto de constantes elásticas no obtenidas en ensayos estáticos, se evaluó el orden de magnitud de la relación entre las medias de las constantes como aparecen en los términos de la matriz de flexibilidad, como hicieron Bodig y Jayne (1982), para comprobar que el orden de magnitud es similar a lo esperado (Tabla 2). Tabla 2- Relación entre términos de la matriz de elasticidad (10-5)

Castanea sativa

4.58

5.04

7.20

7.31

48.11

47.74

Bodig y Jayne

1.52 - 5.13

1.34 - 4.27

1.79 - 6.14

1.59 - 6.48

20.68 - 128

21 - 104

Ensayos de compresión Los resultados de los ensayos de compresión y ultrasonidos de las probetas CT3, A3 y G6 (Tabla 3) se han comparado para comprobar si existen diferencias significativas entre ellos. Tabla 3-Medias y coeficientes de variación de los resultados de ensayos de compresión y ultrasonidos. EL (N/mm2)

ER (N/mm2)

ET (N/mm2)

GRT GLT GLR (N/mm2) (N/mm2) (N/mm2)

Media

9757.33

1336.48

707.47

484.69

822.30

Coef.var.(%)

29.55

19.53

6.55

52.85

Media

9973.12

1441.38

789.80

Coef.var.(%)

22.27

27.69

21.50

νTR

νTL

νRL

νLR

νLT

νRT

1082.09

0.47

0.04

0.08

0.47

0.52

0.82

24.51

26.56

10.79

66.14 54.98

3.69

11.83

19.14

298.94

760.44

1139.47

0.39

0.05

0.08

0.60

0.66

0.70

24.45

14.75

17.89

16.47

20.17 18.65

50.90

43.18

3.62

Compresión

Ultrasonidos

El valor de EL obtenido mediante compresión se ha comparado con el valor obtenido mediante flexión estática, mientras que el resto de constantes se ha comparado con el valor esperado según Argüelles, Arriaga y Martínez (2000), que aporta los valores para frondosas españolas: ET = EL/13.5, ER = EL/8, GRT = 366 N/mm2, GTL = 971 N/mm2, GRL = 1.260 N/mm2, νLT = 0.46,

249

νTR = 0.38, νLR = 0.39, νRT = 0.67, νTL = 0.033, νRL = 0.048. La diferencia entre medias analizada al 95% de nivel de significación no revela diferencias significativas entre los valores obtenidos mediante ambos métodos de determinación de propiedades mecánicas. (Tabla 4). Para cada probeta se comparó el resultado obtenido mediante compresión con el obtenido mediante ultrasonidos y cada uno con el valor esperado (Tabla 5). Tabla 4-Tests de diferencias entre medias para los valores según ensayos de compresión, ultrasonidos y valores esperados según Argüelles, Arriaga and Martínez (2000) Diferencia de medias al 95% nivel de significación Constante Sig. (two-tail)

Sig. (two-tail)

Ultras.-Compres.

0.726

Compres. - Esperado

0.629

Ultras. - Esperado

0.739

Ultras.-Compres.

0.462

Compres. - Esperado

0.790

Ultras. - Esperado

0.658

Ultras.-compres.

0.368

Compres. - Esperado

0.701

Ultras. - Esperado

0.797

GRT

Ultras.-Compres.

0.324

Compres. - Esperado

0.506

Ultras. - Esperado

0.253

GLT

Ultras.-Compres.

0.599

Compres. - Esperado

0.330

Ultras. - Esperado

0.083

GLR

Ultras.-Compres.

0.846

Compres. - Esperado

0.396

Ultras. - Esperado

0.415

νLR

Ultras.-Compres.

0.534

Compres. - Esperado

0.015

Ultras. - Esperado

0.351

νLT

Ultras.-Compres.

0.448

Compres. - Esperado

0.249

Ultras. - Esperado

0.342

νRT

Ultras.-Compres.

0.337

Compres. - Esperado

0.241

Ultras. - Esperado

0.205

νTR

Ultras.-Compres.

0.069

Compres. - Esperado

0.096

Ultras. - Esperado

0.848

νTL

Ultras.-Compres.

0.677

Compres. - Esperado

0.692

Ultras. - Esperado

0.110

νRL

Ultras.-Compres.

0.910

Compres. - Esperado

0.328

Ultras. - Esperado

0.074

Tabla 5-Medias de las relaciones entre valores para los ensayos mediante compresión, ultrasonidos y valores esperados según Argüelles, Arriaga y Martínez (2000) Constante

GRT

GLT

GLR

νLR

νLT

νRT

νTR

νTL

νRL

Ultras./Compres.

1.04

1.07

1.11

0.70

0.95

1.14

1.29

0.87

0.83

1.59

1.23

Compres./Esperado

0.95

1.09

0.97

1.32

0.85

0.86

1.21

1.12

1.22

1.23

1.21

1.69

Ultras./Esperado

0.98

1.20

1.09

0.82

0.78

0.90

1.55

1.44

1.04

1.02

1.47

1.60

Donde: EL, ER, ET, GRT, GLT, GLR en N/mm2

Los resultados obtenidos con el método de ultrasonidos presentan desviaciones respecto al valor esperado similares a los obtenidos con los ensayos de compresión, salvo los de νTL, νLR y νLT (Tabla 5). Merece mención especial el caso de νLR ya que, a pesar de presentar un error medio con respecto a los valores esperados mucho menor en el método de compresión que en el de ultrasonidos (tabla 5), la diferencia de medias da diferencias significativas en el caso de compresión y no en el de ultrasonidos (tabla 4), esto es debido a que el valor de νLR en los ensayos de compresión es muy uniforme y siempre por encima de los valores esperados, lo cual lleva a pensar que el valor esperado para νLR puede ser inferior al valor real de νLR para Castanea sativa.

Conclusiones El modulo de Young longitudinal, determinado mediante propagación de ultrasonidos y mediante flexión estática resultó estadísticamente equivalente.

250

El coeficiente de correlación entre el coeficiente de rigidez longitudinal (CLL) y el módulo de Young longitudinal mediante flexión estática (EM) fue de 0.89. El análisis estadístico no reveló diferencias significativas entre el método de compresión y el de ultrasonidos para ninguna constante elástica. Para las constantes νTL, νLR y νLT el análisis reveló que los valores obtenidos mediante el método de compresión están considerablemente más cerca de los valores esperados por Argüelles, Arriaga and Martínez (2000) que los resultados del método de ultrasonidos. El método de propagación de ondas de ultrasonido muestra un gran potencial para ser utilizado en la obtención de propiedades mecánicas de la madera.

Bibliografía AENOR (1988). UNE 56542:1988; Características físico-mecánicas de la madera. Determinación de la resistencia a la compresión perpendicular a las fibras. [Physical-Mechanical Properties of Wood. Determination of Compression Strength Perpendicular to the Grain.] AENOR, Madrid. AENOR (1977). UNE 56535:1977; Características físico-mecánicas de la madera. Determinación de la resistencia a la compresión axial. [Physical-Mechanical Properties of Wood. Determination of axial compression strength.] AENOR, Madrid. AENOR (1978). UNE 56528:1978; Características físico-mecánicas de la madera. Preparación de probetas para ensayos. [Physical-Mechanical Properties of Wood. Preparation of Specimens for Testing.] AENOR, Madrid. AENOR (2011). UNE EN 408:2011; Estructuras de madera. Madera aserrada y madera laminada encolada para uso estructural. Determinación de algunas propiedades físicas y mecánicas. [Timber Structures. Sawn and Glued Laminated Timber for Structural Use. Determination of some Physical-Mechanical Properties.] AENOR, Madrid. Argüelles R., Arriaga F., Martínez J. J. (2000). Estructuras de madera, diseño y cálculo. [Design of Timber Structures] AITIM, Madrid, Spain. Bodig J., Jayne B, A, (1982). Mechanics of wood and wood composites. Van Nostrand Reinhold, New York Bucur V. (1983). An ultrasonic method for measuring the elastic constants of wood increment cores bored from living trees. Ultrasonics, 21(3), 116-126. Bucur V. (2006). Acoustics of wood. Springer-Verlag, Berlin, Germany Bucur V., Archer R. R. (1984). Elastic constants for wood by an ultrasonic method. Wood Science and Technology, 18, 255-265. François M. (1995). Identification des symmetries matérielles de matériauxa anisotropes. PhD Thesis. Université Paris 6, LMT, Cahan, France Gonçalves R., Trinca A. J., Cerri D. G. P. (2011). Comparison of elastic constants of wood determined by ultrasonic wave propagation and static compression testing. Wood and Fiber Science, 41(1), 64-75. Iñiguez G. (2007). Clasificación mediante técnicas no destructivas y evaluación de las propiedades mecánicas de la madera aserrada de coníferas de gran escuadría para uso estructural [Classification by Nondestructive Methods and Assessment of the Mechanical Properties of Large Conifer Sawn Timber for Structural Use.] PhD Thesis, Universidad Politécnica de Madrid, Spain. Keunecke D., Sonderegger W., Pereteanu K., Lüthi T., Niemz P. (2007). Determination of Young’s and shear moduli of common yew and Norway spruce by means of ultrasonic waves. Wood Science and Technology, 41, 309-327. Preziosa C. (1982). Méthode de détermination des constantes élastiques du matériau bois par utilisation des ultrasons. Université d'Orléans, Orléans. Preziosa C., Mudry M., Launay J., Gilletta F. (1981). Détermination des constantes élastiques du bois par une méthode acoustique goniométrique. Comptes rendus de l'Académie des Sciences II, 293(2), 91-94 Trinca A. J. (2011). Metodologia para determinação das constantes elásticas da madeira por ultrassom. PhD Thesis, Faculdade de Engenharia Agrícola, Universidade Estadual de Campinas, Brasil.

251

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CULTIVO DE MANDARINO TEMPRANO BAJO MALLA, SOBRE MESETAS Y COBERTURA PLÁSTICA DEL SUELO P. Melgarejo-Sánchez, J.J. Martínez, Fca. Hernández, R. Martínez-Font, P. Legua y P. Melgarejo Departamento de Producción Vegetal y Microbiología. Escuela Politécnica Superior de Orihuela (Universidad Miguel Hernández de Elche). Ctra. de Beniel Km. 3,2 03312 Orihuela (Alicante). pablo.melgarejo@gmail.com Resumen En el presente trabajo se estudia la aplicación de nuevas técnicas de cultivo en el mandarino temprano Pri-23. El cultivo se ha realizado en invernáculo, utilizando mesetas y cobertura plástica del suelo y utilizando testigos tanto en el interior como en el exterior del invernáculo. Los resultados obtenidos indican que con la nueva técnica de cultivo se obtienen importantes ahorros de agua (>40%) y de energía eléctrica respecto al cultivo tradicional (al aire libre, con riego por goteo y sin cobertura plástica del suelo). Esta técnica que combina el uso de mesetas de cultivo, cobertura del suelo con polietileno negro y mallas para la protección de la plantación puede calificarse como una técnica ecoeficente por conseguir con ella una mayor eficiencia del agua (con ahorros superiores al 40%) y de la energía eléctrica utilizada, al tiempo que se minimizan los daños por meteoros y la erosión del suelo, obteniéndose al mismo tiempo mayor producción. Palabras clave: mandarino, cultivo bajo mallas, acolchado plástico del suelo.

CULTIVATION OF EARLY MANDARIN TREE UNDER MESH, ON TABLELANDS AND PLASTIC GROUND COVER Abstract In the present work we have studied new cultivation techniques of the early mandarin tree Pri-23. Cultivation was carried out in greenhouse, using tablelands, ground covers and reference plants both inside and outside of the greenhouse. The results obtained show that with the new cultivation technique, important water (>40%) and electricity savings are obtained compared to the traditional cultivation technique (outdoor, drip irrigation and without plastic covering). This technique that combines the use of tablelands, plastic covering of the ground with black polyethylene and mesh to protect the field can be described as an eco-efficient technique because of its greater efficiency in water use (savings >40%) and electricity while minimizing debris damage and soil erosion, increasing production at the same time. Keywords: mandarin tree, cultivation under mesh, ground cover.

Introducción La escasez estructural de agua que caracteriza a la Región de Murcia, así como la mala calidad de las aguas utilizadas en algunas ocasiones en los regadíos, nos obliga a considerar diferentes técnicas alternativas para paliar este grave problema. En este caso se ensaya una técnica innovadora para el cultivo de cítricos. Esta técnica combina el efecto beneficioso de la cobertura mediante mallas en el cultivo de los cítricos y la utilización de la cobertura del suelo mediante una lámina de polietileno negro. Con la nueva técnica se persigue incrementar el desarrollo de las plantas y la producción de frutos, reduciendo la evaporación de agua en el suelo y la presión osmótica. El ahorro de agua que se obtendrá permitirá obtener un ahorro energético, tanto en el sistema de bombeo de la finca como en el del agua bombeada hasta ésta, a la vez que se espera un ahorro en fertilizantes. Además, con la combinación de las mallas de cobertura de las plantas y de la cobertura plástica del suelo, se persigue reducir el ataque de plagas, lo que conlleva un ahorro de pesticidas, y reducir el uso de herbicidas. Por

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otro lado las mallas eliminan los riesgos de daño por granizo, por quemaduras del sol y las rozaduras por vientos, a la vez que reducen el riesgo de heladas. El aumento de la eficiencia del agua de riego en regiones como la de Murcia resulta del máximo interés, por lo que en los últimos años son varias las técnicas en estudio orientadas a conseguir este objetivo. El uso de los materiales plásticos en agricultura, como cortavientos, defensa contra pedrisco, heladas, acolchado en cultivos hortícolas con la finalidad de forzar la producción, etc. es una técnica que ha sido ampliamente utilizada desde hace muchos años; sin embargo su uso en fruticultura no está tan extendido. Las mallas de plástico en el cultivo de frutales y vid se empezaron a utilizar como defensa ante el granizo y otros accidentes meteorológicos. Los trabajos publicados sobre el uso de cobertura plástica del suelo como técnica de ahorro de agua en cultivos arbóreos y del cultivo de frutales bajo malla son muy escasos. En cítricos, algunos autores como Richardson y Mooney (1992), estudiaron el efecto del acolchado con PE negro en una plantación de mandarina Satsuma, obteniendo como resultado del ensayo una reducción en la pérdida de agua y un aumento de la densidad radicular; Nakhalla y Ghali (1996), estudiaron el efecto del acolchado en W. Navel, concluyendo en su estudio que el acolchado producía un aumento en cosecha y tamaño de los frutos; Mostert (1993) en un ensayo realizado sobre la variedad Valencia Late, en el que cubría con plástico unos 20 m2 por árbol, consiguió un ahorro anual de agua del 24%, viéndose la producción escasamente reducida y no resultando afectado el tamaño del fruto; Trénor, et al.(1998), utilizando las variedades Marisol y Oronules bajo cubierta de malla obtuvieron frutos de mayor peso y diámetro, observando que las caídas de junio fueron menores y que los frutos obtenidos no presentaban variaciones importantes en cuanto al contenido en sólidos solubles, acidez, índice de madurez y color. Ferrer et al.(2004), utilizando mandarina Oronules/Citrange Carrizo, con meseta corrida y cobertura plástica negra (PE de 300 galgas) constataron, tras 4 años de estudio, un mayor crecimiento del patrón, un crecimiento más rápido de la parte correspondiente al injerto, una anticipación en al menos un año de la entrada en producción y una mayor producción en cada uno de los años que se evaluó. Porras (2013) indica que el cultivo de limonero Chaparro/C. macrophylla, bajo malla, crece más, produce más y los frutos están menos rozados que al aire libre (fuera de la malla). En otros frutales también se han obtenido algunos resultados utilizando alguna de estas técnicas por separado. Melgarejo et al. (1998), estudian la capacidad de enraizamiento de once clones de granado con cobertura plástica del suelo, concluyendo que además de obtener plantas con mayor crecimiento, los costes totales se redujeron en un 37%, de los que una buena parte se debían al gasto de agua y al control de malas hierbas. Sánchez et. al. (2012) concluyen que el acolchado plástico del suelo en ciruelo 606 incrementa el desarrollo vegetativo de los árboles consiguiendo un ahorro de agua del orden del 50%. Material y Métodos El material vegetal utilizado es la variedad de mandarina Pri-23/C.macrophylla, variedad de gran interés por ser extratemprana y del grupo de las clementinas, realizándose su recolección entre los meses de septiembre y octubre. Los árboles fueron plantados en abril de 2005. El cultivo se realiza sobre mesetas y con acolchado plástico; el marco de plantación es de 5 x 3 m, el sistema de riego es por goteo, utilizándose 3 goteros autocompensantes y antidrenantes de 4 l/h por cada planta en árboles del interior del invernáculo, y con 6 goteros por planta en los del interior del invernáculo que no tienen cobertura plástica. En los árboles del exterior, utilizados como testigo (sistema tradicional), también se han utilizado 6 goteros por planta. El cultivo se realiza en un invernáculo con estructura de tubo de acero y malla blanca de 6 x 6 en techo y de 6 x 9 en bandas. El acolchado de las mesetas de cultivo se ha realizado mediante lámina de polietileno negro lineal de 400 galgas de espesor.

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Se han utilizado sondas de succión para el control de la solución del suelo, lo que permitió conocer tanto la existencia de solución nutritiva a nivel radicular como su pH y CE, y diferentes grupos de tensiómetros (a 30 y 60 cm) para el control semanal de la humedad del suelo; con ello se realiza el seguimiento de la humedad como base para la programación del riego. Metodología estadística utilizada y diseño experimental Se realizó un análisis estadístico descriptivo y posteriormente se procedió a efectuar un análisis de la varianza (ANOVA) al nivel de confianza del 95%. El diseño experimental es: a) Parámetros medidos en los árboles: altura, diámetro medio de la copa, diámetro medio del tronco. Comparación de los árboles cultivados (n=10) bajo malla y con acolchado plástico (T1) frente a árboles (n=10) cultivados bajo malla y sin acolchado plástico (T2). Permite analizar el efecto del acolchado plástico y de la malla. b) Comparación entre la producción de los árboles situados en el exterior (n=7) del invernáculo, cultivados en meseta, sin cobertura plástica del suelo (T0), frente a la obtenida bajo malla en árboles (n=7) cultivados sobre meseta con acolchado plástico (T1) y frente a árboles (n=7) cultivados en meseta bajo malla sin acolchado plástico (T2). Resultados y Discusión A continuación se exponen los resultados de los datos obtenidos, agrupados en tratamientos según los objetivos planteados para este estudio. Desarrollo del árbol A continuación se exponen los valores medios obtenidos para los parámetros altura del árbol, diámetro medio del tronco y diámetro medio de la copa. Estas medidas se han realizado el día 2/11/2010. Tabla 1. Desarrollo del árbol (2/11/2010)

Tratamiento T1 T2

D. de tronco (mm) 112,10±1,43 b 106,40±1,19 a

Altura del árbol (m) 2,14±0,03 b 1,85±0,03 a

D. de copa (m) 2,70±0,06 b 2,42±0,05 a

Letras diferentes indican diferencias estadísticamente significativas al 95% de confianza. Se muestran los valores medios ± el error estándar para n=10.

De la tabla anterior se deduce que la técnica de cultivo bajo malla con acolchado plástico del suelo induce un crecimiento significativamente superior a la técnica de cultivo tradicional sobre mesetas. No se tomaron medidas en T0 al apreciarse visualmente que su crecimiento era significativamente inferior (<40%) al de los árboles cultivados bajo malla (T1 y T2). Estos resultados están de acuerdo con lo indicado por Melgarejo et al. (1998), Ferrer et al. (2004), Sánchez et al. (2012) y Porras (2013). Producción de frutos bajo malla con y sin acolchado plástico y al aire libre En la Tabla 2 se exponen los resultados referentes al peso total de frutos recolectados en cada tratamiento y la producción media por árbol. Tabla 2. Producción de frutos en exterior y bajo malla con y sin acolchado plástico. Año 2010

Producción media/árbol (Kg) Producción /tratamiento (Kg)

T0 36,27±1,94 *a 253,90

T1 59,24±3,85 *c 414,68

T2 48,27±3,12 *b 337,89

Letras diferentes indican diferencias estadísticamente significativas al 95% de confianza. *: media ± error estándar para n = 7.

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Estos resultados están de acuerdo con lo indicado por Nakhalla y Ghali (1996), Trénor et. al. (1998) y Ferrer et. al. (2004). Características de los frutos Aunque no forma parte de los objetivos de este estudio, la información obtenida del análisis de frutos pone de manifiesto que los frutos en el interior del invernáculo consiguen alcanzar el tamaño e índice de madurez adecuados con antelación a los que se cultivan en el exterior. Asimismo, los frutos obtenidos de árboles cultivados en el interior del invernáculo con cobertura plástica alcanzan su tamaño comercial e índice de madurez unos días antes que los frutos de árboles sin cobertura plástica y los frutos cultivados bajo malla no presentan rozaduras por vientos frente a los del exterior. Consumo y eficiencia del agua En la Tabla 3 se exponen los resultados referentes a la producción media por hectárea, el consumo de agua y la eficiencia de esta para las tres situaciones de cultivo estudiadas. Tabla 3. Producción de fruta y eficiencia del agua. Año 2010

Tratamiento T1 T2 T0

Producción (Kg ha-1) 38.940 36.780 24.158

Gasto de agua (m3 ha-1) 3.808,2 6.037,6 6.704,6

Eficiencia del agua (Kg m-3) 10,22 6,09 3,60

De la tabla anterior se deduce que la eficiencia de agua es 3 veces superior en el nuevo sistema de cultivo (bajo malla y con cobertura plástica) frente al cultivo tradicional (sin cobertura de malla y sin cobertura plástica del suelo); asimismo el cultivo bajo malla y sin cobertura plástica también presenta mayor eficiencia del agua frente al cultivo tradicional. Consumo de energía eléctrica El agua es generalmente impulsada desde los ríos y acequias hasta los embalses de las propias fincas o de las comunidades de regantes. Además, el bombeo de agua en la propia explotación agraria también tiene un consumo de energía variable, dependiendo de la orografía y del diseño del sistema de riego. Por tanto el agua utilizada para el riego a presión ha de ser impulsada dos veces, en la mayoría de los casos. El consumo energético en la explotación agrícola normal, que utilice sistemas de riego a presión, será proporcional al consumo de agua. Del ensayo realizado y observando los resultados de gasto de agua expuestos en la Tabla 4, se deduce que el consumo energético en el cultivo bajo malla y con cobertura plástica frente al cultivo tradicional de mandarino Pri-23 (al aire libre y con mesetas de cultivo) se obtiene un 43% de ahorro energético, mientras que en el cultivo bajo mallas pero sin cobertura plástica el ahorro energético es del 10% frente al cultivo tradicional. Las cifras del consumo energético reales medidas en el ensayo, considerando únicamente la parte del consumo energético que figura en el recibo de la empresa suministradora son las siguientes: Tabla 4. Consumo eléctrico anual

Tratamiento T1 T2 T0

kW h 1.868 2.957 3.283

Ahorro frente a T0 (kW h) 1.415 326 0,0

Ahorro frente a T0 (%) 43,0 10,0 0,0

Consumo de herbicidas Como ya se indicó anteriormente, el marco de plantación es el de 3 x 5 m tanto en el interior del invernáculo como en el exterior; la plantación está realizada sobre mesetas de cultivo y éstas tienen una base de 2,5 m. De lo expuesto se deduce que las mesetas de cultivo dejan una calle libre de 2,5 m.

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Por tanto en el nuevo sistema de cultivo (mallas y cobertura plástica parcial del suelo), existe una franja de terreno de 2,5 m, que al estar protegida por el film plástico de polietileno negro no se produce el crecimiento de malas hierbas, razón por lo que no es necesario realizar tratamientos herbicidas en esta zona. En consecuencia, si la técnica de cultivo habitual para la eliminación de malas hierbas es la escarda química, el nuevo sistema permite ahorrar un 50% de herbicidas. La utilización del nuevo sistema unido al sistema de no laboreo del suelo presenta ventajas adicionales como son: reducción del tiempo necesario para entrar en la parcela de cultivo tras una lluvia así como una reducción en el uso de productos herbicidas a medida que transcurren los años. Consumo de pesticidas Este sistema de cultivo es muy eficaz para la protección del cultivo frente a plagas, habiéndose comprobado, desde el año de plantación, una muy baja presencia de plagas en los árboles cultivados bajo malla, por lo que los tratamientos realizados han sido mínimos en comparación con el exterior. La plaga que más preocupa a los productores de mandarina en la zona es la mosca del Mediterráneo (Ceratitis capitata L.) y, en este caso, su incidencia ha sido nula en el interior del invernáculo, ya que las mallas dificultan o impiden que el insecto entre en el interior. Este aspecto ha quedado demostrado por la colocación de 50 mosqueros por hectárea, provistos de cebo e insecticida; en ellos se ha comprobado un nivel de capturas despreciable, frente al nivel de capturas encontrado en los mosqueros de los árboles situados en el exterior, y aunque en ningún caso fue preciso realizar otros tratamientos, ha quedado demostrado que el número de mosqueros en el interior del invernáculo para prevenir el ataque a los frutos podría reducirse notablemente frente al número necesario en el exterior. Labores de cultivo Como ya se ha indicado anteriormente, el consumo de herbicidas se ha reducido en un 50% en este sistema de cultivo; además como el sistema adoptado es el no cultivo, también se ahorran las labores de labranza, por lo que se obtienen ventajas añadidas como la práctica eliminación de la erosión del suelo (50% del suelo cubierto por film plástico y 50% del suelo restante no labrado). Además como en este ensayo se optó por triturar la leña de poda, el suelo posee una capa de cubierta vegetal procedente de los residuos de poda que reducen la evaporación y el crecimiento de malas hierbas. Todo ello conduce a un importante ahorro energético y a una reducción de las emisiones de CO 2 . Conclusiones 1. En el interior del invernáculo tanto el diámetro del tronco como la altura del árbol y el diámetro de copa se han incrementado significativamente en los árboles con cobertura plástica frente a los que no la tenían, y aunque no se ha cuantificado, los árboles del interior del invernáculo han incrementado su tamaño muy considerablemente frente a los cultivados en el exterior. 2. La producción de frutos es significativamente mayor en los árboles del interior del invernáculo frente a los cultivados en el exterior. Asimismo, dentro del invernáculo, los árboles con cobertura plástica producen más que los que no la tienen. 3. La producción con el nuevo sistema de cultivo (cultivo bajo mallas + cobertura plástica) es superior a la del cultivo tradicional en un 33%, obteniéndose además mayor precocidad de la cosecha, aspecto de gran interés en variedades tempranas. 4. El sistema tradicional consume un 43% más de agua que el nuevo sistema, en el que además se obtiene mayor producción y mayor eficiencia del agua. 6. El consumo de pesticidas y de herbicidas en el nuevo sistema de cultivo es significativamente inferior al del cultivo tradicional.

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Bibliografía Ferrer, P.J., Villalba, D., y García, A. (2004). Efectos en el cultivo de los cítricos del acolchado del suelo con plástico negro. Fruticultura profesional 140, 35-40. Melgarejo, P., Martínez, J.J., Martínez, R., Martínez Valero, R., y Amorós, A. (1998). Study of the rooting capacity of eleven pomegranate (Punica granatum L.) clones, using plastic to cover the soil. Options méditerranéennes, 42,169-173. Mostert, P.G. (1993). Mulching in citrus culture. Inligtingbulletin Instituut vir Tropiese en Subtropiese Gewase, South Africa. Special Edition, 11-14. Nakhalla, F.G., y Ghali, M.N. (1996). Evaluation of perforrated polyethylene Munch on loamy sand soli under drip irrigated orange trees. 2. Soil termal regime and moisture, root distribution and tree productivity. Annals of Agricultural Sciencie. Egypt, 1099-1116. Porras, I. (2013). Información personal sobre Memoria IMIDA 2003.2004. www.carm.es Richardson, A.C. y Money, P.A. (1992). Efect of modified soil and canopy temperatures on Satsuma mandarin. Proceedings of the International Society of Citruculture. Volume 1. 7TH International Cirus Congress. Catania. Italy, 435-438. Sánchez, E., Martínez, J.J., Martínez, R., Legua; P., Melgarejo-Sánchez P., Hernández Fca., Melgarejo, P. (2012). Efectos del acolchado plástico y del cultivo en mesetas sobre el crecimiento del ciruelo en la región de Murcia. Simposio Internacional sobre Ciruela y Cereza. Madrid., 31-36. Trénor, I., Zaragoza, S., Cortés de Lacour P., y Clarí, A. (1998). Cultivo de variedades Marisol y Oronules bajo cubierta de malla. Revista Comunitat Valenciana Agraria 11, 3-11.

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Estudio de la variabilidad microclimática de un viñedo de 12 ha mediante Redes de Sensores Inalámbricas F. Montero-García 1, A. Brasa1 y F. Montero-Riquelme1 1

ETS de Ingenieros Agrónomos de Albacete, Campus Universitario, 02006-Albacete: Francisco.Montero@uclm.es

Resumen En el ámbito de objetivos de calidad y productividad de una explotación vitícola se pretende optimizar el diseño de una Red de Sensores Inalámbrica (RSI) para el análisis de la variabilidad microclimática de acuerdo a las condiciones particulares de viñedos ubicados en la provincia de Albacete. Una de las tareas claves es el desarrollo de un sistema de información que debe integrar los datos adquiridos. Los resultados obtenidos se dirigen a la validación de estas tecnologías para su aplicación de forma sencilla en la toma de decisiones del empresario vitícola y para el establecimiento de orientaciones tácticas. La elección de una red de sensores inalámbricos de carácter comercial homologada ha garantizado su funcionamiento y la validez de las medidas. Por otra parte, el acceso remoto resulta un elemento clave en la operación del sistema. Asimismo, se confirma la necesidad de establecer una serie de protocolos de operación, mantenimiento y acceso que aseguren la funcionalidad del sistema y la integridad de los datos. Palabras clave: Redes Sensores Inalámbricas, Viticultura

Microclimate variability study of a 12-ha vineyard by using Wireless Sensor Networks Abstract The design of a Wireless Sensor Network (WSN) to monitor microclimatic variability was optimized. The design fitted to specific conditions of a vineyard located in Albacete. One of the key tasks was the development of an Information System integrating all the collected data. Results pointed out the validation and easy applications of these technologies in the farmer’s decision making processes, and the establishment of tactical design recommendations. This paper shows the results of a research project carried out in a vineyard of CastillaLa Mancha, Spain, where an experimental WSN was set up. The nodes can communicate with a gateway unit, which can transmit the information to other computers via Internet. The results achieved in this project could help farmers to use this technology in modern grapevine growing. One key milestone was the development of a computer-based information system adapted to the grapevine grower requirements enabling easy data analysis. A better choice of grapes, leading to better wines, is the first step that wine-producers should consider. Keywords: Wireless Sensor Networks, Viticulture

Introducción y/o Justificación La agricultura de precisión se basa en información proporcionada por nuevas tecnologías como sistemas de posicionamiento global (GPS), sistemas de información geográfica (SIG), teledetección, dispositivos de seguimiento de la producción, tecnologías de aplicación de dosis variable (VRT), etc. El uso de los sensores permite un manejo específico en una superficie pequeña (Cook and Bramley, 1998). La temperatura y humedad ambiental permiten realizar un seguimiento de la demanda hídrica del cultivo (Allen et al., 1998; Hidalgo, 2002) y del riesgo de plagas y enfermedades (Gubler et al., 1999). La Viticultura de Precisión exige un complejo manejo de los datos (Arnó et al., 2009; Goode, 2004; Wang et al., 2006; Zhang et al., 2002). Los datos de algunas variables pueden ser obtenidos por medio de tecnologías de teledetección. Para otras variables, sin embargo, las medidas directas en campo son esenciales, lo que ha motivado numerosos estudios sobre sensores, dispositivos y equipos.

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El desarrollo de sensores de bajo consumo, microprocesadores y sistemas de transmisión inalámbricos está permitiendo el desarrollo de sistemas distribuidos aplicados a la monitorización del medio ambiente, espacios inteligentes y la agricultura de precisión. Las redes inalámbricas de sensores (RSI) tiene un gran potencial (Aqeel ur et al., 2011) ya que pueden ser instaladas en campos de cultivo para capturar y transmitir un gran número de parámetros microclimáticos durante todo el proceso de producción (Crowley et al., 2005; Green et al., 2009; Huircán et al., 2010; Klingbeil and Wark, 2008; Nadimi et al., 2008). El objetivo de este trabajo se enmarca en la línea de explorar el uso de los sistemas de información para la planificación y gestión del viñedo, proporcionar herramientas de seguimiento y evaluación de la variabilidad microclimática del cultivo de acuerdo a las condiciones particulares de las parcelas objeto de estudio, con el fin de aportar información para la planificación táctica del mismo. Se trata de integrar los datos en un SI que permita analizar la variabilidad de las parcelas de estudio y aporte información suficiente para el manejo diario del cultivo y para la planificación de campañas. Se pretende validar e introducir esta nueva tecnología para su aplicación de forma sencilla en la toma de decisiones del empresario vitícola.

Material y Métodos Área de Trabajo El área de trabajo se localiza en Dehesa de Luna, una finca de 3000 ha de extensión ubicada en el paraje de la Dehesa de Santa Marta, término municipal de La Roda, Albacete. Se elige como área de estudio por reunir criterios y opciones agronómicas diversas para la obtención de productos de calidad. Su ubicación, diseño, dimensiones y detalles, responden a criterios enmarcados en el desarrollo de estrategias para la mejora del cultivo y la composición de la uva de los viñedos. Está ubicada en las coordenadas geográficas 39º 5’31’’ N y 2º19’46’’ W (UTM 557.845 m W 4.327.002 m N) y a una altitud media de 781 m snm. Consta de 10 parcelas con una superficie total 12,27 ha (Figura 1). El desnivel máximo que encontramos en toda el área son 20 m (774-794 msnm).

Figura 1. Esquema de variedades y conducciones. Variedades: CS: Cabernet Sauvignon, Sy: Syrah, C-T: Cencibel, PV: Petit Verdot, G: Graciano. Conducciones: [ESP]: Espaldera, [ESP-tp]: Espaldera con tornapuntas, [SPW]: Sprawl, [semi-SPW]: semi-sprawl, [EV]: Eje vertical.

Para el análisis de la variabilidad microclimática, se ha considerado, por una parte, la variabilidad natural o territorial (pendiente y orientación) y por otra, la variabilidad inducida o agronómica (material vegetal, sistema de conducción, diseño de plantación y cultivo). A partir de un Modelo Digital de Elevaciones se determinó la orientación y la intensidad de la pendiente y se realizó una clasificación del territorio resultando 8 zonas. En cuanto a la variabilidad agronómica, existen distintas variedades (Tempranillo, Graciano, Cabernet-Sauvignon, Syrah y Petit Verdot). Se emplean 5 sistemas de conducción diferentes: Espaldera, Espaldera con tornapunta, Sprawl, SemiSprawl y Eje

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Vertical. Existen 8 combinaciones agronómicas. La variabilidad total de la explotación vitícola en estudio se estructura en 12 zonas distintas. Configuración de la RSI Para la configuración de la red se han tenido en cuenta los condicionantes agronómicos y tecnológicos que han determinado la elección de los dispositivos necesarios para la infraestructura de la red. Posteriormente se ha diseñado el funcionamiento de la red y el despliegue final en campo que ha dado lugar a la determinación de los puntos de muestreo (Montero-García, 2012). Se han empleado dispositivos comerciales (MEMSIC Inc., CA, EE.UU.), complementando sus prestaciones con otros elementos según necesidades particulares del proyecto. La red consta de nodos equipados con sondas de humedad y temperatura ambiente que miden cada 15 minutos y se comunican entre ellos por radiofrecuencia (802.15.4 ZigBee®) hasta la estación base, donde se recogen y se almacenan todos los datos. Para el acceso remoto a la información se ha empleado una conexión a internet. Por cuestiones de capacidad de procesamiento, de seguridad y de capacidad de programación, el Sistema de Información (SI) se ha alojado en un servidor externo e independiente, el cual se sincroniza automáticamente con el Gateway. El SI se ha programado con scripts en lenguaje de programación PHP (www.php.net) sobre un servidor HTTP Apache (www.apache.org) y una base de datos MySQL (www.mysql.com). El acceso remoto no solo cumple la función de consulta en tiempo real, sino que ofrece la posibilidad de conocer el estado del sistema y recuperar copias de seguridad de los datos. El control diario, mediante el acceso remoto, es un protocolo crítico para el funcionamiento del sistema. Sobre el servidor externo se instala el SI que consiste en un software de elaboración propia orientado a la gestión, consulta y análisis de los datos proporcionados por la RSI. Operación y Medida Teniendo en cuenta todos los condicionantes descritos en apartados anteriores, así como las características y funcionamiento de los dispositivos de la red, se plantea la ubicación específica de cada nodo. Por último se determina la posición del sensor en la vegetación de manera que las medidas sean representativas. La monitorización de la Humedad y la Temperatura en el entorno inmediato de la ubicación de los racimos nos permitirá conocer el microclima y poner de manifiesto la variabilidad de la parcela. Ha de responder, por un lado a criterios de variabilidad de la zona de estudio, y por otro a las condiciones de identidad con las de un racimo modelo del sistema de conducción empleado. La sonda de Temperatura y humedad ambiente está fabricada por Crossbow empleando sensores “SHT75” (Sensirion Inc. USA). La red funciona ininterrumpidamente, salvo incidencias puntuales, desde el 3 de julio de 2011. Registra una media de 1542 paquetes de datos diarios correspondientes a 16 nodos con sensor de humedad y temperatura lo cual implica 46260 registros al mes. Tratamiento de los datos Se definen dos fases, la primera consiste en un análisis temporal comparativo con el que se estudia el comportamiento de la humedad y temperatura y mediante el cual se pueden realizar comparaciones entre las medidas. Para ello, se establecen diferentes grupos agronómicos según combinaciones de pendiente, variedad y conducción. La prueba t-student con las combinaciones de grupos agronómicos establecidos refleja el nivel de significación de temperatura y/o humedad entre ellas. En segundo lugar, mediante un análisis multivariante, se pretende conocer en qué medida, la temperatura y humedad se ven afectadas por los condicionantes agronómicos (sistema de conducción, variedad, orientación de filas, pendiente y orientación de la pendiente). El software empleado para los tratamientos estadísticos es Statgraphics Plus 5.1 (Warrenton, Virginia). Para evitar la variabilidad impuesta por la estacionalidad, que puede ocultar variaciones microclimáticas, se acotan las fechas de estudio en torno al envero (1 al 10 de Agosto de 2011) y la vendimia (27 de Agosto al 10 de Septiembre de 2011).

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La estadística descriptiva básica entre sensores es solo indicativa de una tendencia. Sin embargo, existe información relevante que queda oculta. Por ello se analiza, mediante análisis multivariante, el comportamiento diario de los parámetros. Se ha diseñado una metodología consistente en la división de las series diarias en cinco tramos (noche, amanecer, mañana, mediodía y atardecer) tal y como describe Montero (2012).La base fundamental del procedimiento consiste en delimitar los periodos diarios en los que la temperatura alcanza valores extremos; se establece un margen de variación (10%) para determinar tramos de estabilidad térmica en torno a máximas y mínimas. El resto de la serie queda entonces dividido en otros tres tramos de transición (incremento o descenso). En la Figura 2 se incluye un ejemplo esquemático del cálculo de tramos para un día.

Figura 2. Ejemplo esquemático del cálculo de los tramos para un día.

Para cada tramo, se extraen como variables, la duración y el valor máximo, mínimo y desviación típica de temperatura y humedad. Se realiza un análisis de componentes principales (ACP), determinando cuáles son los aspectos más relevantes en la evolución de la humedad y la temperatura. A continuación, se analiza el efecto de los condicionantes agronómicos sobre las Componentes Principales. Para ello se aplica un Análisis de Varianza (ANOVA) empleando, para cada componente principal (variable dependiente), una característica agronómica (factor).

Resultados y Discusión En la primera fase, el análisis temporal comparativo entre grupos agronómicos indica que las series de datos son iguales el 53% del día para la temperatura y el 86% para la humedad. La variación de estos resultados entre envero y vendimia indica tendencia a la estabilidad o a la menor diferenciación conforme avanza el ciclo vegetativo. Las diferencias medias diarias en temperaturas es de 1,03ºC y del 3,7% en el caso de las humedades relativas. Las diferencias máximas en temperatura alcanzan los 5,7ºC y un 18,4% para las humedades relativas. Se presentan diferencias significativas ligadas a la pendiente para la temperatura y para la humedad, especialmente en el envero. Con relación a los criterios variedad o conducción se presentan, en mayor medida, diferencias significativas de la humedad ambiente también en el envero. Las pendientes nulas muestran valores superiores de temperatura e inferiores de humedad relativa que las moderadas. Las orientaciones de pendiente SW también supone mayor temperatura que las orientaciones NW. Para los diferentes sistemas de conducción, el Sprawl presenta mayores valores de temperatura y menos valores de humedad relativa que las Espaldera. En la segunda fase, el procedimiento de división temporal de las series descrito en la metodología implica que cada día y cada sensor tiene una definición de tramos distinta e independiente. De esta manera se aprecian connotaciones como "velocidad de calentamiento", "velocidad de enfriamiento",

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"duración del periodo de temperatura mínima", etc. que no sería posible recoger analizando solamente los valores absolutos. El ACP refleja que un total de 3 componentes extraen más del 92% de la variabilidad total, correspondiendo la primera componente a una expresión de la temperatura y de la humedad (valores globales), una segunda componente integrada por las variables de desviación (variabilidad), y una tercera que engloba a la duración de los tramos (velocidad de evolución). Empleando cada condicionante agronómico como factor y cada componente como variable dependiente, se realiza un ANOVA para cada tramo de manera que se obtiene el P-Valor para cada componente y tramo. Los resultados se presentan en la Tabla 1 donde se realzan los valores significativos del análisis. Tabla 1. P-Valor del ANOVA para cada condicionante agronómico y Componente, y para cada tramo.

Vendimia

Envero

Condicionantes Agronomicos S. Cond. Or. Filas Pendiente Or. Pend S. Cond. Or. Filas Pend. Or. Pend.

T1 (noche) C1 0,51 0,39 0,67 0,86 0,95 0,94 0,99 1,00

C2 0,88 0,59 0,84 0,86 0,85 0,85 0,96 0,99

C3 0,60 0,32 0,61 0,66 0,98 0,97 0,99 1,00

T2 (amanecer)

T3 (mañana)

C1 0,35 0,36 0,64 0,83 0,39 0,42 0,69 0,71

C1 0,01 0,05 0,14 0,23 0,27 0,04 0,10 0,21

C2 0,69 0,60 0,86 0,97 0,54 0,86 0,98 0,99

C3 0,74 0,58 0,85 0,96 0,70 0,43 0,68 0,73

C2 0,52 0,55 0,76 0,60 0,02 0,39 0,27 0,43

C3 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

T4 (mediodía)

T5 (atardecer)

C1 0,12 0,15 0,35 0,41 0,08 0,06 0,16 0,38

C1 0,83 0,41 0,71 0,93 0,04 0,28 0,52 0,39

C2 0,00 0,01 0,02 0,04 0,18 0,41 0,71 0,71

C3 0,00 0,00 0,00 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00

C2 0,48 0,24 0,49 0,87 0,00 0,04 0,12 0,05

C3 0,00 0,00 0,00 0,05 0,00 0,00 0,00 0,01

Se observa en la Tabla 1 que no existe ningún efecto de los condicionantes agronómicos durante la noche y el amanecer. Sin embargo, si existe efecto durante la mañana, el mediodía y el atardecer, especialmente sobre su duración de estos periodos diarios. Igualmente se observa incidencia sobre la variabilidad del mediodía. Las Espalderas presentan las mañanas más cortas y los mediodías y atardeceres más largos mientras que, el Eje Vertical presenta las mañanas más largas y los mediodías y atardeceres más cortos. La orientación de filas NE presenta mañanas más cortas, mientras que los mediodías y las tardes son más largas. La orientación de filas NW alcanza mayores valores globales de temperatura en la mañana de la vendimia. Asimismo, presenta menor variabilidad del mediodía en envero y del atardecer en vendimia. Las situaciones con pendiente fuerte presentan mañanas más largas y mediodías y atardeceres más cortos. Las situaciones con pendiente fuerte presentan mediodías más homogéneos en el envero. Las situaciones con pendiente NW tienen una mayor duración de la mañana que el resto, mientras que los mediodías son más cortos, tanto en envero como en vendimia. En las tardes de la vendimia, se agrupan, con menos duración, las orientaciones con componente W. Se agrupan igualmente con más homogeneidad en los mediodías del envero.

Conclusiones Las redes de sensores obtienen datos muy precisos de la variabilidad, a nivel de parcela, de los parámetros agronómicos que repercuten en el manejo del viñedo y, por consiguiente, en la producción final y la calidad. Según los resultados obtenidos, se puede concluir que el diseño de la red se ha ajustado satisfactoriamente a los desafíos técnicos y agronómicos que presenta el área de estudio. Uno de los aspectos clave de la metodología en análisis de la variabilidad microclimática ha sido el establecimiento los tramos diarios. Este aspecto permite obtener un mayor detalle al tratar como unidad de medida elementos temporales más pequeños. A pesar de que la comparación a nivel diario de los grupos agronómicos ofrece resultados significativos, la disminución en la escala temporal ha permitido obtener conclusiones más precisas sobre efecto de los condicionantes agronómicos.

267

El tratamiento estadístico empleado ha permitido extraer información relevante del comportamiento diferencial del microclima, por el efecto de los criterios agronómicos, a nivel de tramo. La experiencia adquirida con este proyecto permite ofrecer la posibilidad de desarrollar líneas orientadas a condicionantes agronómicos específicos. La disponibilidad de información microclimática detallada a nivel de parcela y en tiempo real, permite tomar decisiones que repercutan directamente en el manejo del viñedo y, por consiguiente, en la producción final y la calidad. En particular, puede orientarse hacia la programación de riegos y nutrición, riesgos de heladas o de carácter fitosanitario y manejo de la vegetación. Finalmente, el estudio retrospectivo de la información acumulada permite la elaboración de modelos de comportamiento, utilizables para nuevos planteamientos de diseño o modificación de los actuales.

Agradecimientos Este trabajo ha sido financiado por el proyecto WISEVINE: Redes de Sensores Inalámbricas Aplicadas a Viñedos (PBI08-0228-9935) y WISEVINE2: Redes de Sensores y Actuadores Inalámbricas Aplicadas a Viñedos (PCI05-027) de la Junta de Comunidades de Castilla-La Mancha y realizado en el marco de la Universidad de Castilla-La Mancha. Agradecer a la Empresa Agropecuaria Vallefrío Nueva S.L. por ceder sus instalaciones en Dehesa de Luna.

Bibliografía Allen, R. G., Pereira, L. S., Raes, D., and Smith, M. (1998). "Crop evapotranspiration: guidelines for computing crop water requirements," Food and Agriculture Organization of the United Nations, Roma. Aqeel ur, R., Abbasi, A. Z., Islam, N., and Shaikh, Z. A. (2011). A review of wireless sensors and networks' applications in agriculture. Computer Standards &amp; Interfaces. Arnó, J., Martínez-Casasnovas, J. A., Ribes-Dasi, M., and Rosell, R. (2009). Review. Precision Viticulture. Research topics, challenges and opportunities in site-specific vineyard management. Spanish Journal of Agricultural Research 7, 779-790. Cook, S. E., and Bramley, R. G. V. (1998). Precision agriculture: opportunities, benefits and pitfalls of sitespecific crop management in Australia. Australian Journal of Experimental Agriculture 38, 753-763. Crowley, K., Frisby, J., Murphy, S., Roantree, M., and Diamond, D. (2005). Web-based real-time temperature monitoring of shellfish catches using a wireless sensor network. Sensors and Actuators A: Physical 122, 222-230. Goode, J. (2004). Precision Viticulture. Wine International. Green, O., Nadimi, E. S., Blanes-Vidal, V., Jørgensen, R. N., Storm, I. M. L. D., and Sørensen, C. G. (2009). Monitoring and modeling temperature variations inside silage stacks using novel wireless sensor networks. Computers and Electronics in Agriculture 69, 149-157. Gubler, W. D., Rademacher, M., Vasquez, S. J., and Thomas, C. S. (1999). Control of powdery mildew using the UC Davis powdery mildew risk index. The American Phytopathological Society, St. Paul, MN. Hidalgo, L. (2002). "Tratado de viticultura general," Mundi-Prensa Libros. Huircán, J. I., Muñoz, C., Young, H., Von Dossow, L., Bustos, J., Vivallo, G., and Toneatti, M. (2010). ZigBeebased wireless sensor network localization for cattle monitoring in grazing fields. Computers and Electronics in Agriculture 74, 258-264. Klingbeil, L., and Wark, T. (2008). A Wireless Sensor Network for Real-Time Indoor Localisation and Motion Monitoring. In "Information Processing in Sensor Networks, 2008. IPSN '08. International Conference on", pp. 39-50. Montero-García, F. (2012). Planificación Vitícola mediante Sistemas de Información Geográfica, Universidad de Castilla-La Mancha, Albacete. Nadimi, E. S., Søgaard, H. T., Bak, T., and Oudshoorn, F. W. (2008). ZigBee-based wireless sensor networks for monitoring animal presence and pasture time in a strip of new grass. Computers and Electronics in Agriculture 61, 79-87. Wang, N., Zhang, N., and Wang, M. (2006). Wireless sensors in agriculture and food industry--Recent development and future perspective. Computers and Electronics in Agriculture 50, 1-14. Zhang, N., Wang, M., and Wang, N. (2002). Precision agriculture—a worldwide overview. Computers and Electronics in Agriculture 36, 113-132.

268

Caracterización de la composición mineral en fruto de calabacín (Cucurbita pepo) D. Martínez-Valdivieso1, R. Font1, P. Gómez1, M. Del Río-Celestino1 1

IFAPA Centro La Mojonera. Área de Mejora y Biotecnología. Paraje San Nicolás s/n, La Mojonera, Almería. damianvaldivieso@gmail.com

Resumen El calabacín (Cucurbita pepo L.) es una hortaliza ampliamente cultivada, siendo de gran importancia en la agricultura almeriense tanto en número de hectáreas cultivadas como en toneladas producidas. En este estudio se ha determinado el contenido en minerales del fruto de calabacín (fósforo, potasio, calcio, magnesio y sodio) en una colección de germoplasma e híbridos comerciales. Como material vegetal se emplearon 20 poblaciones pertenecientes a una colección de Cucurbita pepo mantenidas en el Centro IFAPA La Mojonera. Se procesaron 6 frutos por población en estado inmaduro, conservándose por separado tanto el epicarpo (piel) como el mesocarpo (pulpa). Las muestras se almacenaron a 80 ºC hasta su momento de liofilización, tras la cual fueron molidas para su posterior análisis. La determinación de los diferentes minerales se realizó mediante las siguientes técnicas: espectrofotometría de absorción atómica para Ca y Mg; fotometría de llama para Na y K, y espectrofotometría UV para P. Los minerales analizados en la piel del fruto (expresados en mg Kg-1 de peso seco) se encuentran comprendidos en los rangos: P, 3800-19100, K, 14250-49795; Ca, 1350-9550; Mg, 750-4714; Na, 54-323. El contenido en la pulpa se encuentra dentro de los siguientes rangos: P, 3150-8350; K, 15600-46150; Ca, 1200-4750; Mg, 15003050; Na, 50-1388. Los resultados ponen de manifiesto las diferencias en el contenido de minerales dependiendo de las líneas de C. pepo y de la parte del fruto analizada. Dado que las variedades se cultivaron bajo las mismas condiciones ambientales, las diferencias en la acumulación de minerales pueden ser debidas al genotipo. En conclusión, este ensayo nos ha revelado que existe una amplia diversidad varietal para el contenido en minerales, especialmente en K, Ca y Mg. Asimismo, hemos identificado entradas que pueden ser utilizadas como fuentes de variación para la mejora de estos nutrientes en el fruto de C. pepo. Palabras clave: Cucurbita, minerales, epicarpo, mesocarpo

Characterization of the mineral composition in zucchini fruit (Cucurbita pepo) Abstract Summer squash (Cucurbita pepo L.) is a vegetable widely cultivated, it is very important in agriculture of Almeria, both as number of hectares as tons produced. This study determined the mineral content of the zucchini fruit (phosphorus, potassium, calcium, magnesium and sodium) in a collection of germoplasm and commercial hybrids. Plant material consisted of 20 populations belonging to a collection of Cucurbita pepo maintained IFAPA Center La Mojonera. 6 fruits by population were processed in immature state, preserving separately epicarp and mesocarp of each fruit. The samples were stored at -80 ° C, then freeze-dried and ground for further analysis. The determination of the different minerals was performed using the following techniques: atomic absorption spectrophotometry for Ca and Mg, flame photometry for Na and K, and UV spectrophotometry for P. Minerals analyzed in the fruit epicarp (expressed in mg Kg-1 dry weight) were included in the ranges: P, 380019100, K, 14250-49795; Ca, 1350-9550, Mg, 750-4714; Na , 54-323. The mineral content in the fruit mesocarp was within the following ranges: P, 3150-8350; K, 15600-46150; Ca, 1200-4750; Mg, 1500-3050; Na, 50-1388. The results showed differences in the mineral content depending of the lines C. pepo and the part of the fruit

269

analyzed. Since the varieties were grown under the same environmental conditions, differences in the accumulation of minerals may be due to genotype. In conclusion, this study has revealed that there is wide varietal diversity for mineral content, especially in K, Ca and Mg. We have also identified accessions that they can be used as sources of variation for the improvement of these nutrients in the fruit of C. pepo. Keywords: Cucurbita, minerales, epicarp, mesocarp

Introducción y/o Justificación El género Curcubita es de origen americano (Paris et al., 2006), a él pertenece el calabacín, hortaliza consumida prácticamente en todo el mundo. Almería es la principal zona de producción de calabacín en España, principalmente en cultivo protegido con una superficie total de 5789 hectáreas y una producción de 354.156 toneladas durante la campaña 2001/2012 (según los datos del Anuario Agricultura Almeriense 2012), destinándose gran parte de ésta a la exportación a otros países, principalmente europeos. El calabacín es un alimento saludable, rico en nutrientes y componentes bioactivos como compuestos fenólicos, vitaminas (incluidas vitamina A, vitamina B2, vitamina C, y vitamina E), aminoácidos, carbohidratos, minerales (especialmente potasio), presenta un contenido energético bajo de aproximadamente 17 Kcal/100g de producto fresco, alto contenido en fibra, y además puede ser una excelente fuente de carotenoides provitamina A como el -caroteno (Tamer et al., 2010). Los minerales son una parte integral de la dieta humana y su ingesta es un factor importante para mantener un óptimo estado de salud, ya que éstos están implicados en multitud de reacciones metabólicas, en la transmisión del impulso nervioso, la formación de hueso, la regulación del balance de agua y sal (Kala et al., 2000), o el transporte de oxígeno en sangre (Harichan et al., 2013), además son de gran importancia en determinadas etapas como en la de crecimiento y desarrollo, aunque suponen una pequeña fracción respecto al peso total de una persona. El consumo de vegetales puede suponer una fuente importante de minerales, frutas y hortalizas contribuyen a la ingesta diaria del 35, 24 y 11 % de K, Mg y P, respectivamente (Levander, 1990). La determinación de la variabilidad genética de una colección de germoplasma de calabacín para caracteres de interés es importante para el diseño de programas de mejora genética centrados en el incremento de compuestos bioactivos. Sin embargo se dispone de poca información sobre la variabilidad de los minerales presentes en C. pepo y de su potencial para su uso en programas de mejora genética encaminados a incrementar el contenido de minerales en calabacín. Este trabajo forma parte de un programa de mejora para obtención de variedades de C. pepo que mejoren el aporte de minerales y otros compuestos beneficiosos para la salud en la nutrición humana. El objetivo de este estudio fue determinar el contenido de macroelementos minerales (fósforo, potasio, calcio, magnesio y sodio) en el mesocarpo y el epicarpo del fruto de C. pepo y comparar la variación natural presente en la colección de calabacín mantenida en el Centro IFAPA La Mojonera, incluidas tanto variedades locales con diferentes orígenes e híbridos comerciales disponibles en el mercado.

Material y Métodos Para este trabajo se utilizaron 20 accesiones de Cucurbita pepo mantenidas en el Centro IFAPA La Mojonera, de las cuales 13 corresponden a variedades locales, de ellas 10 pertenecen a C. pepo ssp. pepo representando a los principales morfotipos, 6 `vegetable marrow´ (Cu-1, Cu-3, Cu-4, Cu-5, Cu-6, Cu-8), 3 `zucchini´ (Cu-2, Cu-7, y Cu-10), 1 `pumpkin´ (Cu-9); las otras 3 variedades corresponden a C. pepo ssp. ovifera, Cu-18 pertenece a la var. ozarkana, Cu-19 a la var. texana y Cu-20 a la var. ovifera y tiene morfotipo `scallop´. Los 7 híbridos comerciales pertenecen al morfotipo `zucchini´ (Cu-11, Cu-12, Cu-13, Cu-14, Cu-15, Cu-16, y Cu-17). Todas la variedades fueron germinadas en semillero y cuando aparecieron las primeras hojas verdaderas fueron trasplantadas a sacos de perlita en

270

un invernadero perteneciente a las instalaciones del Centro IFAPA La Mojonera, y el cultivo se desarrolló siguiendo las prácticas locales en cuanto a la fertirrigación y tratamientos contra plagas y enfermedades. Se procesaron 6 frutos por accesión en estado inmaduro (de 12 a 18 días de crecimiento en la planta tras la polinización), conservándose por separado tanto el epicarpo (piel) como el mesocarpo (pulpa). Las muestras se almacenaron a -80 ºC hasta su momento de liofilización, tras la cual fueron molidas para su posterior análisis. Las muestras se mineralizaron por incineración en horno mufla a 460 ºC. Posteriormente, las cenizas se disolvieron en una disolución acuosa de ClH. Tras su filtración se llevaron a un determinado volumen con agua MiliQ y la determinación de los diferentes minerales se realizó mediante las siguientes técnicas: espectrofotometría de absorción atómica para Ca y Mg; fotometría de llama para Na y K, y espectrofotometría UV para P. Los análisis estadísticos se realizaron mediante el programa SAS.

Resultados y Discusión Los resultados de la determinación de los diferentes minerales se muestran en la Tabla 1 y la Tabla 2, correspondientes al epicarpo (piel) y al mesocarpo (pulpa) de los frutos de las accesiones analizadas. Los minerales analizados en la piel del fruto (expresados en mg Kg-1 de peso seco) se encuentran comprendidos en los rangos: P: 3800-19100 (Cu-19 y Cu-17); K: 14250-49795 (Cu-19 y Cu-11); Ca: 1350-9550 (Cu-12 y Cu-3); Mg: 750-4714 (Cu-12 y Cu-13); Na: 54-323 (Cu-12 y Cu-10). El contenido en la pulpa se encuentra dentro de los siguientes rangos: P: 3150-8350 (Cu-8 y Cu-16); K: 15600-46150 (Cu-6 y Cu-2); Ca: 1200-4750 (Cu-20 y Cu-5); Mg: 1500-3050 (Cu-8 y Cu-15); Na: 501388 (Cu-5 y Cu-14). Tabla 1. Contenido en minerales (media ± error estándar) en el epicarpo del fruto de Cucurbita pepo. Datos expresados en mg Kg-1 de peso seco. Accesión

gh* 27771 ± 1071

Cu-1

7163

463

3833 ±

133

bc 4027 ± 373 abc 103 ±

Cu-2

9252

248

41623 ± 1177 bcd 4245 ±

345

bc 4087 ± 187 abc 111 ±

Cu-3

6749

151

31785 ± 2115

9550 ± 3550

Cu-4

7068

168

38145 ±

def

4694 ± 1006 b

4102 ± 198 abc 140 ±

Cu-5

15100 ±

600

43800 ± 3000 abcd 5200 ±

500

3625 ±

Cu-6

6450

150

24850 ±

Cu-7

7403

403

Cu-8

8061

Cu-9

7950

Cu-10

8993

755

4091 ± 9,4 abc 25

4250 ±

850

bc 3900 ± 300 bc

fgh 33261 ± 1239

fgh

4044 ±

bc 3867 ±

139

efg 38206 ± 3594

def

3755 ±

255

bc 3959 ± 159 abc 122 ±

efg 34250 ±

efg

3350 ±

850

bc 3550 ± 150 cd

207

41955 ± 1255 bcd 5925 ± 1275 b

4523 ± 177 ab

323 ± 180

Cu-11

10158 ±

242

49795 ± 6005

5855 ±

845

4473 ± 127 ab

154 ±

Cu-12

4900

300

18200 ±

1350 ±

250

750

± 650

Cu-13

10146 ±

554

40404 ± 1404

cde

5415 ±

485

4714 ± 314

229 ±

Cu-14

10294 ±

206

47603 ± 1703

5079 ±

179

3959 ± 459 abc 137 ±

Cu-15

8582

39984 ± 1816

cde

3670 ±

770

bc 3657 ± 457 cd

Cu-16

10928 ± 1672

48751 ±

4869 ±

131

abc 140 ±

Cu-17

19100 ±

100

45950 ± 2950

abc

3050 ±

550

bc 2950 ±

Cu-18

4100

100

16450 ±

1700 ±

174 ± 117 abc

650

250

600

749 350

4158 ± 2250 ±

131 ±

271

Cu-19

3800

100

Cu-20 Media

6794 8650

± ±

406 793

14250 ±

950

1550 ±

1650 ± 150

159 ±

abc

24839 ± 639 35094 ± 2454

4171 ± 4278 ±

929 459

bc 3772 ± 28 bc 3603 ± 227

61 ± 129 ±

8 19

*Medias seguidas con la misma letra dentro de cada columna no son significativamente diferentes según el test LSD (P<0.05)

Tabla 2. Contenido en minerales (media ± error estándar) en el mesocarpo del fruto de Cucurbita pepo. Datos expresados en mg Kg-1 de peso seco. Accesión

Cu-1

6167 ± 260

28733 ± 4048 bcdefg 2233 ± 186 cdefg 3033 ±

Cu-2

5750 ± 450

bcd

46150 ± 2350

Cu-3

4300 ± 200

fgh

26100 ±

Cu-4

3800 ± 600

21150 ± 3150

Cu-5

5400 ± 100 bcdef 28450 ±

750

Cu-6

4100 ± 100

15600 ±

600

Cu-7

4400 ± 600

efg

Cu-8

3150 ± 450

Cu-9

4900 ± 800 cdefg 24000 ± 2700

Cu-10

7400 ± 100

Cu-11

5933 ± 133

Cu-12

4700 ± 600 defg

26400 ± 3700 cdefgh 1900 ± 200 defg

Cu-13

6144 ± 256

38818 ± 1818

Cu-14

5550 ± 150 bcde 43650 ±

Cu-15

4400 ± 500

efg

Cu-16

8350 ± 650

Cu-17

6100 ± 300

Cu-18

4550 ±

defg

23800 ±

100

Cu-19

4450 ± 450

efg

26100 ±

Cu-20 Media

4200 ± 700 5187 292

fgh

25400 ± 300 defgh 28618 2104

800

Na 88

116

3150 ± 750

bcd

3000 ± 300

cdefgh 3100 ± 300

cde

2500 ± 100 abc

104

abc

2100 ± 200 bcd

136

2500 ± 100 abc

fgh

3400 ± 900

bcdefg 4750 ± 450 h

2850 ± 450

cde

2250 ± 250

157

22550 ± 2850

efgh

2700 ± 100

cdef

2200 ± 100

119

17700 ± 3600

1450 ± 350

1500 ± 200

225

efgh

1750 ±

efg

2400 ± 300 abc

162

30600 ± 3700

bcdef

4500 ± 100

2950 ±

139

36500 ± 8900

abcd

3367 ± 825

3000 ± 100

399

120

194

± 131 b

350

2414 ± 486 abc

2290 ± 390 cdefg 2665 ±

abc

2100 ± 300 cdefg 2400 ± 100 abc 1388 ± 538 a

34450 ± 2850 abcde 3050 ± 650

cde

3050 ± 550

38150 ± 4250

abc

3050 ± 350

cde

2700 ± 500

134

18050 ± 1050

1450 ± 150

2050 ±

bcd

2700 ± 200

325

± 225 b

efg

2200 ± 200

250

2000 ± 0 2481 109

99 219

33 70

efgh

1800 ± 100 defg

cdefgh 1750 ±

1200 ± 100 2592 240

*Medias seguidas con la misma letra dentro de cada columna no son significativamente diferentes según el test LSD (P<0.05)

Los resultados (Tablas 1 y 2) ponen de manifiesto las diferencias en el contenido de minerales dependiendo de las accesiones de C. pepo y de la parte del fruto analizada. Así, los contenidos en epicarpo fueron superiores a los del mesocarpo para todos los minerales estudiados, excepto para el Na. Los análisis estadísticos han mostrado diferencias significativas entre las entradas para todos los minerales, existiendo entradas con alto contenido para uno o varios minerales como Cu-1, Cu-10 o Cu-14. Dado que las entradas se cultivaron bajo las mismas condiciones ambientales, las diferencias en la acumulación de minerales pueden ser debidas al genotipo de las entradas. Comparando los resultados con estudios previos, nuestros contenidos medios en P, Mg y K superaron a los descritos en epicarpo de fruto de Cucurbita moschata cv Cehualca (7999, 3444 y 22550 mg Kg-1, respectivamente) y a los encontrados en mesocarpo para P y Mg (3040 y 1590 mg Kg-1,

272

respectivamente). Si bien los contenidos medios presentados en C. moschata para tanto en epicarpo como en el mesocarpo fueron superiores para Ca (5856 y 6685 mg Kg-1, respectivamente) y Na (707 y 700 mg Kg-1, respectivamente) (Jacobo-Valenzuela et al., 2011). Otros estudios realizados en fruto entero en C. pepo (Ekholm et al., 2007), revelaron contenidos medios similares a los encontrados en muestro trabajo para P, Ca y Mg (6000, 3590, 3190 mg Kg-1, respectivamente) y superiores para K (46600 mg Kg-1, respectivamente). Contrastan los resultados descritos por Harichan et al., (2013), los cuales encontraron mayor contenido de Ca en mesocarpo (7015 mg Kg-1) frente a epicarpo (1543 mg Kg-1) de fruto de C. pepo, así como los altos contenidos medios encontrados en Na para ambos tejidos (2440 y 1494 mg Kg-1, respectivamente) y bajos contenidos en Mg (660 y 438 mg Kg-1, respectivamente). Los minerales incorporados en la dieta están implicados en diversas reacciones metabólicas, y son necesarios para la transmisión de impulsos nerviosos, la formación de hueso rígido, la regulación del agua y de la sal (Kala et al., 2000). Las ingestas dietéticas recomendadas para el contenido en macrominerales de una persona adulta en España son las siguientes (mg d-1): 900-1000 P, 3100 K, 900-1000 Ca, 300-350 Mg y 1300-1500 Na (Cuervo et al., 2010). La ingesta diaria de 100 g (peso fresco) de calabacín (se han tenido en cuenta los contenidos máximos en pulpa, por lo que los porcentajes podrían aumentar considerando también la piel) aportará al organismo la siguientes cantidades de minerales: 83,5 mg lo que supone el 12 % del P necesario en un día (Cu-16); 461,5 mg de K lo que supone el 15 % (Cu-2); 47,5 mg de Ca lo que supone aproximadamente el 5 % (Cu-5); 30,5 mg de Mg que representa el 9 % (Cu-15); 13,9 mg de Na que supone aproximadamente el 1 % (Cu-14) de las ingestas diarias recomendadas.

Conclusiones En conclusión, este ensayo ha revelado que existe una amplia diversidad varietal en C. pepo para el contenido en minerales, especialmente en P, K, Ca y Mg. Asimismo, hemos identificado accesiones que pueden ser utilizadas como fuentes de variación para la mejora de estos nutrientes en el fruto de C. pepo.

Agradecimientos Este trabajo ha sido financiado por fondos FEDER y el proyecto INIA RTA2009-00039.

Bibliografía Anuario Agricultura Almeriense (2012). La voz de Almería (Ed.), pp 180. Almería (Spain). Cuervo, M., Abete, I., Baladia, E., Corbalán, M., Manera, M., Basulto, J., et al (2010). Ingestas dietéticas de referencia (IDR) para la población española. Federación Española de Sociedades de Nutrición, Alimentación y Dietética (FESNAD), Ediciones Universidad de Navarra. Ekholm, P., Reinivuo, H., Mattila, P., Pakkala, H., Koponen, J., Happonen, A., Hellström, J., and Ovaskainen, M. (2007). Changes in the mineral and trace element contents of cereals, fruits and vegetables in Finland. Journal of Food Composition and Analysis 20, 487-495. Harichan, S., Verma, V. N. (2013). Investigation of nutrient Elements in Cucurbita pepo using Atomic Absorption Spectrometry. International Letters of Chemistry, Physics and Astronomy 2, 11-17. Jacobo-Valenzuela, N., Zazueta-Morales, J.J., Gallegos-Infante, J.A., Aguilar-Gutiérrez, F., CamachoHernández, I.L., Rocha-Guzmán, N.E., González-Laredo, R.F. (2011). Chemical and physicochemical characterization of winter squash (Cucurbita moschata D.). Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca 39, 34-40. Kala , P., Svoboda, L. (2000). A review of trace element concentrations in edible mushrooms. Food Chemistry 69, 273-281.

273

Levander, O.A., (1990). Fruit and vegetable contributions to dietary mineral intake in human health and disease. HortScience 25, 1486-1488. Paris, H.S., Daunay, M., Pitrat, M., Janick, J. (2006). First known image of Cucurbita in Europe, 1503-1508. Annals of Botany 98, 41-47. Tamer, C.E., Incedayi, B., Parseker Yönel, S., Yonak, S., Çopur, Ö.U. (2010). Evaluation of several quality criteria of low calorie pumpkin dessert. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca 38, 76-80.

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Análisis de las condiciones ambientales en alojamientos porcinos de destete J. Ortega 1, T. Arango 1, M. D. Fernandez1, M. R. Rodríguez1 y L. Osorio1. 1

Grupo de investigación GI-1720, Energía y Mecanización Agroforestal, Departamento de Ingeniería Agroforestal, Escuela Politécnica Superior, Universidad de Santiago de Compostela, Campus Universitario s/n 27002, Lugo. e-mail: mdolores.fernandez@usc.es

Resumen El objetivo de este trabajo es determinar las condiciones ambientales a las que se encuentran sometidos los animales en la fase de destete en una explotación porcina convencional, analizando el funcionamiento de sus instalaciones de climatización. El estudio se ha realizado en una explotación situada en el noroeste peninsular. Para la medición de variables ambientales se han instalado equipos en una sala de destete de lechones desde los 6 kg hasta los 20 kg de peso vivo. Estos equipos permiten la adquisición de datos de variables ambientales asociadas al confort de los animales: temperatura ambiental, humedad relativa y concentración de CO2. Además se están registrando datos del funcionamiento de las instalaciones de climatización y condiciones ambientales exteriores. El registro de datos se realizó entre el 06/10/2011 y el 21/05/2012, englobando 5 ciclos completos de destete. Los principales problemas de control ambiental fueron: (1) excesivas oscilaciones de la temperatura interior, alcanzando valores muy superiores a los recomendados; (2) elevados valores de humedad interior y concentración de CO2, fundamentalmente durante las primeras etapas del ciclo; (3) descoordinación entre las instalaciones de calefacción y ventilación lo que trae consigo un consumo energético excesivo. También se han observado correlaciones R2 superiores al 0,80 entre la temperatura exterior y las demandas de potencia de ventilación en el interior de la sala. Palabras clave: Ambiental, lechones, climatización.

Analysis of environmental conditions on piglets housing Abstract The aim of this work is to determine the environmental conditions to which animals are subjected in the weaning phase in conventional pig farm, analyzing the performance of air conditioning installations. The study was conducted in a pig farm located in the northwest. Measuring instruments were installed in a weaning room of piglets from 6 kg to 20 kg live weight. These instruments collect data of environmental comfort factors and energy ones related to the performance of air conditioning facilities: air temperature, relative humidity and CO2 concentration. In addition, performance data of air-conditioning and outside environmental conditions were recorded. Data recording was made between 06/10/2011 and 21/05/2012, encompassing five complete cycles of weaning. The main environmental control problems were: (1) Sharp fluctuations of room temperature, reaching much higher values than recommended, (2) high values of indoor humidity and CO2 concentration, mainly during the early stages of the cycle, (3) mismatch between heating and ventilation installations which brings excessive energy consumption. R2 correlations above 0,80 were also observed between the outside temperature and power demands in the interior ventilation of the room. Keywords: Environmental, piglets, air conditioning.

Introducción y/o Justificación El sector ganadero y en especial el sector porcino, tiene una especial relevancia en Galicia y en España. Se observa con datos extraídos de la Consellería de Medio Rural y del Mar que el valor de la producción de porcino durante los años 2004-2008 no ha parado de aumentar, llegando hasta los 275

203,82 millones de euros, en peso económico relativo sobre la producción total ganadera, ha pasado de representar un 8,5% en el 2004 hasta llegar al 11,2% en el 2008. En Mayo el 2012 se disponía de un censo de lechones de 285.484 en Galicia, y 7.233.721 en España. En la producción actual, las condiciones ambientales a las que se ven sometidos los animales en ganadería intensiva tienen especial relevancia, tanto por las mermas en la producción, principalmente a través de la regulación del comportamiento alimentario (Lopez et al., 1991; Massabie et al., 1997; Koerkamp et al., 1998) como por el incremento de enfermedades en los animales (Kofer, et al., 1993; Hessing et al., 1994). Además de los anteriores aspectos, no se debe olvidar los condicionantes legales, relativos al bienestar animal establecidos en el REAL DECRETO 1135/2002, del 31 de octubre, siendo esta característica de la producción cada vez más valorada por los consumidores. El control de las condiciones ambientales favorece el bienestar animal y por tanto, influye en los rendimientos zootécnicos y en los costes de producción. Un sistema de control ambiental bien diseñado es la herramienta más eficaz para conseguir unos excelentes rendimientos en alojamientos ganaderos. (Garcimartin et al., 2007; Parsons et al., 2007). El objetivo de este trabajo es determinar las condiciones ambientales a las que se encuentran sometidos los animales en la fase de destete en una explotación porcina convencional, analizando asimismo el funcionamiento de sus instalaciones de climatización. El estudio se ha realizado en una explotación porcina situada en el noroeste peninsular. Para la medición de variables ambientales se han instalado equipos de medición en una de las salas de destete de lechones desde los 6 kg hasta los 20 kg de peso vivo. Los equipos instalados permiten la adquisición de datos de variables de confort ambiental y otras energéticas relacionadas con el funcionamiento de las instalaciones de climatización. El registro de datos se realizó entre el 06/10/2011 y el 21/05/2012, englobando 5 ciclos completos de destete.

Material y Métodos Las variables ambientales asociadas al confort de los animales medidas en el diseño experimental son: temperatura ambiental, humedad relativa y concentración de CO2. Se registran datos de condiciones ambientales exteriores mediante una estación meteorológica y además se monitorizan las instalaciones de calefacción y ventilación. Todas estas variables se leen cada segundo registrando la media de estas lecturas cada 10 minutos. La sala de destete tiene unas dimensiones interiores de 12,00 metros de largo por 5,86 metros de ancho, con una altura interior a cumbrera de 2,40 m. La sala cuenta con 6 corrales a cada lado del pasillo central siendo la capacidad total de la sala de 300 lechones. La ventilación es forzada, se realiza mediante dos ventanas con deflectores de aire, ubicadas en el cerramiento colindante al pasillo de manejo, una a cada lado de la puerta de entrada a la sala. Un ventilador extractor centrado en el cerramiento opuesto. El aporte de calor se proporciona mediante placas calefactoras ubicadas en el suelo, en la zona central de cada corral. Los sensores que se emplearon para las mediciones fueron: -

Temperatura: termorresistores, sondas 107 y 108 (Campbell Scientific Ltd.), ubicadas en diferentes zonas a los largo de la sala, temperatura de entrada y salida del sistema de calefacción. Humedad y temperatura: sondas S-THB-008 (Onset Computer Corporation), situadas en la entrada y salida de la ventilación y en la zona animal. Concentración de CO2: sensor modelo HD37BTV.1 (Delta Ohm), colocados en la entrada y salida de la ventilación y en la zona animal. Anemómetro exterior: modelo HD2903TTC310 (Delta Ohm), instalado en el interior de un conducto prismático de sección cuadrada con dimensiones 0,55 m de lado, instalado en la salida del ventilador para la estimación del caudal volumétrico del aire extraído. Caudalímetro: modelo SITRANS F US Clamp-on FST020 IP65 NEMA 4X (Siemens), que mide el caudal volumétrico del fluido calefactor. 276

Intensidad de operaciĂłn ventilador: Magnelab AC Current Transformer SCT-0750-050 (Onset Computer Corporation), que conectado a un mĂłdulo TRSM (Onset Computer Corporation) proporciona valor eficaz. Voltaje de operaciĂłn ventilador: Magnelab AC Potential Transformer (PT) T-MAG-SPT-600 (Onset Computer Corporation), que conectado a un mĂłdulo TRSM (Onset Computer Corporation) proporciona valor eficaz. Datos meteorolĂłgicos: estaciĂłn climatolĂłgica EIC Control U-30 (Onset Computer Corporation).

Los datos registrados se almacenan en dos tipos de colectores, CR-10X (Campbell Scientific Ltd.) para las temperaturas y HOBO H-22 (Onset Computer Corporation) para el resto de sensores.

Resultados y DiscusiĂłn Se han estudiado 6 ciclos de producciĂłn de lechones de 6 a 20 kg de peso vivo. Se observan diferencias dependiendo de las condiciones exteriores, tal y como se observa en la tabla 1 donde se proporcionan las caracterĂsticas mĂĄs significativas de los mismos. El ciclo I presenta la mayor temperatura media interior, sin que este parĂĄmetro experimente grandes diferencias en los restantes. En el ciclo III se produjo la menor temperatura exterior, proporcionando la mortalidad mĂĄs reducida y las ganancias de peso mĂĄs elevadas. La velocidad media del anemĂłmetro exterior es un indicador de la intensidad de la ventilaciĂłn en cada ciclo. Se comprueba una clara correlaciĂłn proporcional entre la temperatura media exterior y la velocidad del aire de salida. Tabla 1. CaracterizaciĂłn de los diferentes ciclos.

Ciclo I

Ciclo II

Ciclo III

Ciclo IV

Ciclo V

Ciclo VI

06/10/2011 41 27,8 13,2 2,3 308 0,80

21/11/2011 44 26,9 8,7 3,0 288 0,61

09/01/2012 43 26,7 6,14 0,6 345 0,81

26/02/2012 38 26,9 11,3 2,0 264 1,20

12/04/2012 40 26,7 10,4 2,0 245 0,92

31/05/2012 44 25,9 15,7 4,3 314 2,60

En las tablas 2 y 3 se muestran las temperaturas ambientales a las que se encuentran sometidos los animales. Mientras las temperaturas recomendadas recogidas por Forcada et al. (2009), para lechones de menos de 15 kg y desde 15 kg, hasta 25 kg se cumplen de forma generalizada, para lechones de menos de 15 kg se alcanzan temperaturas mĂĄximas y mĂnimas fuera del rango recomendado. Tabla 2. Temperatura ambiental lechones menos de 15 kg. *Forcada et al. (2009) Ciclo I Ciclo II Ciclo III Ciclo IV Ciclo V Ciclo VI Recomendado*

TÂŞ media ÂşC

TÂŞ mĂĄxima ÂşC

TÂŞ mĂnima ÂşC

28,1 27,1 27,0 27,3 26,8 26,4 25-28

31,7 28,8 30,5 30,6 31,8 34,2 28-30

23,2 20,3 18,0 20,0 20,2 22,5 22-25

Tabla 3. Temperatura ambiental lechones mĂĄs de 15 kg.*Forcada et al. (2009) Ciclo I Ciclo II Ciclo III Ciclo IV Ciclo V Ciclo VI Recomendado*

TÂŞ media ÂşC

TÂŞ mĂĄxima ÂşC

TÂŞ mĂnima ÂşC

26,8 26,0 25,8 25,7 n/a 24,6 25

28,3 27,9 27,9 29,4 n/a 27,1 28

24,3 23,6 24,2 22,7 n/a 22,5 22 277

En el interior de la sala, la temperatura interior no es uniforme. La figura 1 muestra la variación longitudinal de la temperatura en la sala. En ella se representan las temperaturas medias en cada uno de los boxes a lo largo de la sala, medidas a un metro de altura sobre el emparrillado plástico, en cada uno de los ciclos. Las temperaturas más elevadas afectan a los boxes centrales tienen y las más bajas a los boxes situados en la entrada y la salida de aire, a la izquierda y derecha de la figura respectivamente.

Figura 1. Perfil de temperatura.

Las concentraciones de CO2 y humedad son mucho más elevadas durante los primeros días de cada ciclo debido a un manejo muy restrictivo de la ventilación. En los ciclos del II-V, la humedad relativa supera el 88%, muy por encima del 65% recomendado (Forcada, 1997). La tabla 5 muestra que la concentración media de CO2 en la zona del animal está bajo las 3000 ppm, valor recomendado por (Pedersen, S. y Sällvik, K., 2002). Sin embargo los valores máximos superan este valor en todos los ciclos. Por ello se ha calculado el porcentaje de tiempo que se supera este límite, dando como resultado que en los ciclos II y IV, un 22% del tiempo de ciclo, los animales están expuestos a valores excesivos, mientras que en los ciclos I y III alcanzan el 3%. Por lo tanto, en los ciclos con una temperatura exterior más baja (tabla 1), el porcentaje de tiempo de ciclo donde se supera la concentración máxima recomendada es significativamente mayor (tabla 5). Tabla 5. Concentración de CO2 en sala.

Ciclo I Ciclo II Ciclo III Ciclo IV Ciclo V Ciclo VI

Media de zona de animal (ppm)

Máxima en zona de animal (ppm)

% Tiempo de [CO2] >3000 ppm

Media salida de aire (ppm)

Máxima en salida de aire (ppm)

% Tiempo de [CO2] >3000 ppm

1943,6 2636,0 2773,7 2512,1 2212,1 1654,9

3752,0 5634,8* 5636,7* 5636,7* 5636,7* 5632,8*

0,6 % 21 % 22 % 22 % 12 % 3%

1887,3 2477,1 ** 1833,9 1705,2 892,3

3033,2 5169,9* ** 5630,9* 5630,9* 2009,8

0,1 % 13 % ** 6% 8% 0%

* Valor fuera de rango de medición del sensor (0 - 5000 ppm). ** Fallos en la medición de esta variable. Uno de los factores que más incide en los consumos energéticos de las instalaciones de ventilación y calefacción es la temperatura exterior, tal y como se muestra en las figuras 3 y 4. En la figura 3 se observa que, a medida que aumenta la temperatura exterior, mayor es la energía utilizada en ventilación (salvo en los ciclos II y III). Asimismo, y en contra de lo que cabría esperar, en la figura 4 se observa que al aumentar la temperatura exterior, aumentan los consumos de calefacción (salvo en el ciclo II). Por tanto el ciclo VI, con una media de temperatura de 16ºC, requiere los mayores consumos de ventilación y a su vez de calefacción, siendo ambos mayores a los del ciclo V, con una temperatura media exterior de en torno a 10ºC. No se disponen de datos del ciclo III debido a fallos en la medición. Esto indica la falta de coordinación entre instalaciones de calefacción y ventilación, de modo que se ventila para evacuar el calor que a su vez se introduce mediante el sistema de calefacción con el 278

consecuente coste energĂŠtico. Asimismo estas tasas de ventilaciĂłn no serĂan necesarias teniendo en cuenta las concentraciones de CO2 en el alojamiento a nivel del animal.

Figura 2. EnergĂa en ventilaciĂłn en funciĂłn de la temperatura exterior.

Figura 3. EnergĂa en calefacciĂłn en funciĂłn de la temperatura exterior.

Conclusiones Los resultados obtenidos a partir de las mediciones realizadas en una explotaciĂłn para la crĂa de lechones de 6 a 20 kg de peso vivo con control ambiental convencional aplicado al funcionamiento de instalaciones de ventilaciĂłn y calefacciĂłn basada en el establecimiento de una consigna para la temperatura ha permitido extraer las siguientes conclusiones: -

Se producen excesivas oscilaciones de la temperatura interior, alcanzando valores fuera del rango recomendado para lechones de menos de 15 kg, como consecuencia de una elevada inercia tĂŠrmica en el sistema de climatizaciĂłn. Por lo tanto el control deberĂa incorporar variables que permitan la anticipaciĂłn a las variaciones diurnas periĂłdicas.

Los elevados valores de humedad interior y concentraciĂłn de CO2 se producen debido a un manejo restrictivo de la ventilaciĂłn controlado Ăşnicamente por una sonda de temperatura interior. Se hace necesario incorporar las variables de humedad y concentraciĂłn de CO2 para evitar los elevados valores de estas variables que afectan negativamente al bienestar animal.

Existe un exceso de consumo energĂŠtico debido a que no existe ningĂşn tipo de coordinaciĂłn entre las instalaciones de calefacciĂłn y ventilaciĂłn, de modo que llega a constatarse un mayor consumo de calefacciĂłn en los ciclos con mayores temperaturas medias exteriores. Para que el calor introducido en la sala no se pierda a por ventilaciĂłn deberĂan coordinarse ambos sistemas compartiendo sondas, consignas y estableciendo prioridades.

Se han observado coeficientes de correlaciĂłn con R2 superiores a 0,8, entre la temperatura exterior y las demandas de potencia de ventilaciĂłn. Esta correlaciĂłn se puede utilizar para las estimaciones de potencia necesaria para alojamientos de similares caracterĂsticas constructivas y como una variable de control del sistema.

Agradecimientos La presente comunicaciĂłn ha sido realizada dentro del proyecto de investigaciĂłn, Estrategias de control y automatizaciĂłn para la eficiencia energĂŠtica y productiva en explotaciones porcinas de destete, incluido en los programas sectoriales de investigaciĂłn aplicada, PEME I+D Suma del Plan Gallego de investigaciĂłn, cofinanciadas por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER), en el marco del programa operativo FEDER Galicia 2007-2013.

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Bibliografía Forcada, F. (1997). Alojamientos para ganado porcino. Ed. Mira, Zaragoza Forcada, F., Babot, D., Vidal, A., & Buxadé, C. (2009). Ganado porcino. diseño de alojamientos e instalaciones. Ed. Servet, Zaragoza, Garcimartin, M. A., Ovejero, I., Sanchez, E., & Sanchez-Giron, V. (2007). Application of the sensible heat balance to determine the temperature tolerance of commercial poultry housing. Worlds Poultry Science Journal, 63(4), 575-584. doi:10.1017/S0043933907001626 Hessing, M. J. C., Scheepens, C. J. M., Schouten, W. G. P., Tielen, M. J. M., & Wiepkema, P. R. (1994). Social rank and disease susceptibility in pigs. Veterinary Immunology and Immunopathology, 43(4), 373-387. doi:10.1016/0165-2427(94)90158-9 Koerkamp, P. W. G. G., Metz, J. H. M., Uenk, G. H., Phillips, V. R., Holden, M. R., Sneath, R. W., . . . Wathes, C. M. (1998). Concentrations and emissions of ammonia in livestock buildings in northern europe. Journal of Agricultural Engineering Research, 70(1), 79-95. Kofer, J., Awadmasalmeh, M., & Thiemann, G. (1993). Environmental, stallclimate factors and prevalence of pneumonia of slaughter pigs suffering from chronic respiratory-disease. Deutsche Tierarztliche Wochenschrift, 100(8), 319-322. Lopez, J., Jesse, G. W., Becker, B. A., & Ellersieck, M. R. (1991). Effects of temperature on the performance of finishing swine .1. effects of a hot, diurnal temperature on average daily gain, feed-intake, and feedefficiency. Journal of Animal Science, 69(5), 1843-1849. Massabie, P., Granier, R., & LeDividich, J. (1997). In Bottcher R. H.,SJ (Ed.), Effects of environmental conditions on the performance of growing-finishing pigs. ST JOSEPH; 2950 NILES RD, ST JOSEPH, MI 49085-9659: AMER SOC AGRICULTURAL ENGINEERS. Parsons, D. J., Green, D. M., Schofield, C. P., & Whittemore, C. T. (2007). Real-time control of pig growth through an integrated management system. Biosystems Engineering, 96(2), 257-266. doi:10.1016/j.biosystemseng.2006.10.013 Pedersen, S. & Sällvik, K. (2002). International commission of agricultural engineering, Climatization of animal houses: Heat and moisture production at animal and house levels.

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Aplicación de la Espectroscopía en el Infrarrojo Cercano para la determinación de la composición mineral en fruto de calabacín D. Martínez-Valdivieso1, M.T. Blanco-Díaz2, R. Font2, M. Del Río-Celestino1 1

IFAPA Centro La Mojonera. Área de Mejora y Biotecnología de Cultivos. Paraje San Nicolás s/n, La Mojonera, Almería. damianvaldivieso@gmail.com 2

IFAPA Centro La Mojonera. Área de Tecnología, Postcosecha e Industria Agroalimentaria.

Resumen Las especies de la familia Cucurbitaceae son ampliamente consumidas y tienen un papel importante en la nutrición humana debido a su contenido en carotenoides, vitaminas, compuestos fenólicos y minerales que se encuentran en sus tejidos. Sin embargo, no se dispone de información sobre la variabilidad genética de la composición mineral de los frutos de calabacín y el potencial del cultivo para la mejora de estos componentes. Las determinaciones químicas del contenido mineral se realizan convencionalmente mediante técnicas que resultan caras y consumen mucho tiempo. El objetivo principal de este trabajo fue desarrollar y evaluar una metodología rápida y económica basada en la Espectroscopía en el Infrarrojo Cercano (NIRS) para la determinación de la composición de minerales en la piel y pulpa del fruto del calabacín, para su uso en la selección de germoplasma en programas de mejora genética. Para ello, se procesaron de 4-6 frutos por accesión (n=200), separándose el epicarpo (piel) y mesocarpo (pulpa), congelados a -80 ºC hasta el momento de su liofilización y posteriormente se molieron y analizaron mediante distintos métodos de referencia: espectrofotometría de absorción atómica para Ca y Mg; fotometría de llama para Na y K, y espectrofotometría UV para P. Los espectros de las muestras fueron registrados (400-2500nm) en un equipo espectrofotométrico NIR modelo 6500 (Foss-NIRSystems, Inc., Silver Spring, MD, EE.UU.). Las calibraciones se realizaron utilizando el software v.1.50 GLOBAL (WinISI II, Infrasoft International, LLC, Port Matilda, PA, USA). De acuerdo con los coeficientes de determinación en la validación cruzada, las ecuaciones NIRS desarrolladas para la predicción del contenidode Ca (epicarpo), P, K y Ca (mesocarpo) en muestras liofilizadas de Cucurbita pepo pueden ser utilizadas para propósitos de screening, mientras que los resultados obtenidos para el contenido total de macrominerales (mesocarpo y epicarpo), P, K y Mg (epicarpo) pueden ser usadas en el control de calidad. Las ecuaciones obtenidas están siendo empleadas actualmente para la caracterización de estos componentes en los programas de mejora. Esta actividad nos ha permitido disminuir considerablemente la carga analítica de laboratorio al poder muestrear con rapidez y a bajo coste económico los contenidos de minerales presentes en fruto. Palabras clave: Cucurbita, minerales, epicarpo, mesocarpo, NIRS

Using the near-infrared spectroscopy for determining the mineral composition in zucchini fruit Abstract Members of the Cucurbitaceae family are widely consumed and have a valuable role in human nutrition due to their content in carotenoids, vitamins, phenolic compounds and minerals found in their tissues. However, no information is available about the genetic variability of mineral composition of zucchini fruit and the breeding potential for improvement of these traits. Chemical determinations of different minerals in vegetables are commonly performed by current techniques, which are time-consuming and expensive. The main objective of

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this work was to develop and evaluate a rapid and economic methodology based on the Near Infrared Spectroscopy for determining the mineral composition of the epicarp and mesocarp of the summer squash fruit for using in the selection of germplasm in breeding programs. A total of 200 samples were used in this work (between 4-6 fruits per accession). Each fruit was separated in epicarp and mesocarp, which were frozen at -80ºC, freeze-dried, ground and analyzed by various methods reference: atomic absorption spectrophotometry for Mn, Ca and Mg, flame photometry for Na and K, and UV spectrophotometry for P. The spectra of the samples were recorded (400–2500 nm) in a VIS–NIR spectrometer model 6500 (Foss-NIRSystems, Inc., Silver Spring, MD, USA). The calibrations were performed using the software v.1.50 GLOBAL (WinISI II, Infrasoft International, LLC, Port Matilda, PA, USA). According to the coefficient of determination in cross validation, NIRS equations developed for predicting Ca (epicarp), P, K and Ca (mesocarp) were characteristic of equations that allow optimal separation of freeze-dried samples in the validation set into high, medium and low contents. While the results obtained for total mineral (mesocarp and epicarp), P, K and Mg (epicarp) can be used for control quality. The equations are currently being used for the characterization of these components in breeding programs which provides a substantial reduction in laboratory input. Keywords: Cucurbita, minerals, epicarp, mesocarp, NIRS

Introducción y/o Justificación El calabacín (Cucurbita pepo subesp. pepo) es un cultivo importante en Almería, el fruto inmaduro es comestible y tiene numerosos componentes nutricionales incluyendo polisacáridos, proteínas activas, aminoácidos esenciales, vitaminas, carotenoides y minerales. En los últimos años ha recibido una atención considerable por su valor nutricional y su efectos beneficiosos para la salud (Anter et al. 2011; Martínez-Valdivieso et al., 2012). La Espectroscopía en el Infrarrojo Cercano (NIRS, Near-Infrared Spectroscopy), reúne una serie de requisitos adecuados para que se puedan investigar y desarrollar sistemas de aseguramiento y control de calidad de productos y procesos acordes con las nuevas demandas del sector hortofrutícola. Entre los principales atributos de esta tecnología destacan el ser una técnica no destructiva, su alta velocidad de respuesta, su bajo coste analítico por muestra, la nula o escasa necesidad de preparación de muestra, su versatilidad para el análisis de muy diversos productos y parámetros, su elevada reproducibilidad y repetitividad, la posibilidad de su incorporación en línea, así como el ser una técnica limpia que no utiliza reactivos y que, por tanto, no produce residuos (Garrido, 1997). Desde los comienzos de la aplicación de esta tecnología, la mayor parte de los estudios se han realizado en frutas y hortalizas en forma intacta, siendo los parámetros más estudiados los relacionados con la calidad, principalmente los responsables del sabor y la textura: sólidos solubles totales, acidez titulable y firmeza (Carlini et al., 2000; Paz et al., 2008). Tanto la industria hortofrutícola como los programas de mejora genética demandan disponer de metodologías y tecnologías de control analítico no destructivo de los distintos parámetros determinantes de la calidad. La variabilidad existente en una colección constituida por variedades pertenecientes a la especie C. pepo, representa una fuente de germoplasma con múltiples posibilidades en el campo de la Mejora Genética Vegetal. La búsqueda del incremento de valor añadido para esta especie se puede realizar desde el punto de vista de la calidad nutricional o funcional. Para ello, se ha propuesto como objetivo principal de este trabajo el desarrollar y evaluar una metodología para el análisis del contenido de minerales (P, K, Ca, Mg y Na) en la piel y pulpa del fruto del calabacín, para la selección de germoplasma en programas de mejora genética.

Material y Métodos En este estudio se analizaron un total de 200 muestras, 100 de pulpa y 100 de piel, de diferentes accesiones de C. pepo, mediante los métodos de referencia y Vis/NIRS. Las diferentes accesiones de C. pepo empleadas son variedades locales pertenecientes a los principales morfotipos de la especie con

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distintos orígenes geográficos, y diferentes híbridos comerciales disponibles en el mercado. Las semillas fueron germinadas en semillero y trasplantadas a cultivo hidropónico en un invernadero multitúnel perteneciente a las instalaciones del IFAPA La Mojonera. Los frutos se cosecharon durante la temporada de otoño-invierno en estado inmaduro tras 15 días de desarrollo en la planta, tomando como referencia la fecha de polinización que se realizó de manera manual para conseguir un buen cuajado del fruto. Todos los frutos se encontraban en buen estado y no presentaban daños aparentes. Se procesaron los frutos en el laboratorio separándose la piel (epicarpo) de la pulpa (mesocarpo). Ambos tipos de muestras se pesaron y se introdujeron por separado en bolsas de polietileno selladas, e inmediatamente fueron congeladas a -80 ºC hasta el momento de su liofilización. Tras la liofilización, se molieron las muestras obteniéndose un fino polvo, que fue el que se utilizó para los distintos análisis. Las muestras se mineralizaron por incineración en horno mufla a 460 ºC. Posteriormente se disolvieron los elementos objeto de nuestro estudio contenidos en las cenizas en una disolución acuosa de ClH. Tras su filtración se llevaron a un determinado volumen con agua MiliQ y se realizó la determinación de los diferentes minerales. Se utilizó espectrofotometría de absorción atómica (Varian AA240FS Fast Sequential AAS, Agilent Technologies, Inc. CA, US) para Ca y Mg; fotometría de llama para Na y K; y espectrofotometría UV (Helios Delta UV-Vis Spectrophotometer, Thermo-Fisher Scientific GmbH, Dreieich, Germany) para P. En cuanto al análisis espectrofotométrico se utilizó un equipo NIR modelo 6500 (Foss-NIRSystems, Inc., Silver Spring, MD, EE.UU.). El sistema permite un registro en el rango de 400 a 2500 nm con un intervalo espectral de 2 nm. Las muestras liofilizadas en polvo se analizaron por triplicado como log 1/R, (R=reflectancia). La adquisición de datos con el equipo NIR FOSS 6500, se controla mediante el software WINISI (WinISI II 1.5, Infrasoft Internacional, PA16780, USA), que permite el registro de los espectros así como su visualización, aplicando los pretratamientos espectrales más habituales. El desarrollo de la ecuación NIRS se hizo mediante el algoritmo que relaciona la información espectral (óptica) con la información de la composición química (método de referencia) a través de la aplicación de modelos estadísticos. Concretamente, el método estadístico de los mínimos cuadrados parciales modificados (MPLS, Modified Partial Least Squares), resulta eficaz para evaluar constituyentes del material vegetal. Para determinar la exactitud y precisión de las ecuaciones obtenidas en la calibración de cada componente se llevó a cabo un procedimiento de validación cruzada. Para ello se utilizaron diferentes estadísticos, como el coeficiente de determinación R2 (Williams y Norris, 1987), y el RPD (Ratio of Prediction to Deviation) que es la relación entre la desviación estándar (SD, standard deviation) de los datos de laboratorio y el error estándar de la validación cruzada (SECV) (Williams y Sobering, 1996).

Resultados y Discusión En la región visible del espectro NIRS (Fig. 1a y 1b) se observaron dos picos característicos de frutas y hortalizas, a 440 nm y 670 nm, correspondientes a transiciones electrónicas en el azul y el rojo, respectivamente. La banda a 670 nm fue asignada a la clorofila (Tkachuk y Kuzina, 1982). La región NIR del espectro mostró en ambos tejidos bandas de absorción características, especialmente en epicarpo, los picos a 1200 y 1448 nm son característicos de azúcares (Osborne et al., 1993); a 1916 nm se observó otro pico que corresponde a la absorción de los grupos O-H del agua; a 1724 y 2348 nm aparecen otros dos picos relacionados con las bandas de combinación de lípidos (Murray y Williams, 1987); y por último aparecen otros picos a 2280 nm relacionados con deformación de los grupos O-H + C-O (Osborne et al., 1993). La Tabla 1 muestra los estadísticos descriptivos, media, rango, desviación estándar (SD) y coeficiente de variación (CV) de los minerales analizados en las muestras que forman el conjunto de calibración. Las accesiones de C. pepo utilizadas en este trabajo fueron seleccionadas en base a la necesidad de cubrir ampliamente el rango de contenido de minerales individuales y totales en la pulpa y la piel del

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fruto de calabacín, ya que de esta manera se obtienen mejores calibraciones. En el set de muestras el contenido mineral varió considerablemente y puede observarse un alto CV para el Ca y Na (>40%). Figura 1. Espectros NIRS en muestras de mesocarpo (a) y epicarpo (b) de frutos de Cucurbita pepo. 0.783

0.602

2280

436

0.420

2106 670

2372

1934

Log (1/R)

1448

2002

0.238

2300

1200

0.056 400

0.983

0.750

925

1449

1974

2498

b 440 670 2280

0.516

2348 Log (1/R)

1916

0.283

1448

1724

2002

1200

0.050

400

925

1449

1974

2498

Longitud de onda (m) Tabla 1. Rango (mínimo y máximo), media, desviación estándar (SD) y coeficiente de variación (CV) del contenido mineral en mesocarpo y epicarpo del fruto de C. pepo. Datos expresados en mg kg -1 de peso seco. Mineral Mesocarpo Total P K Ca Mg Na Epicarpo Total P K Ca Mg Na

Min

Max

Media

18930 2700 10400 800 1300 23

62130 9000 48600 5100 3500 200

38700 5320 28110 2458 2370 108,8

11100 1290 8490 1050 450 46,3

28,68 24,25 30,20 42,72 18,98 42,6

20550 3700 13300 100 100 31

73820 10700 49500 5900 4700 184

45240 7040 30850 3165 3150 95,8

15870 2110 10970 1297 1160 38,5

35,08 29,97 35,56 40,97 36,82 40,2

Los estadísticos obtenidos en la validación cruzada se muestran en la Tabla 2. Los coeficientes de determinación en la validación cruzada (R2VAL) y los errores estándar de la validación cruzada (SECV) en el mesocarpo fueron: contenido total de macrominerales (0,82 y 4696 mg kg−1), P (0,69 y 720 mg kg−1), K (0,78 y 4480 mg kg−1), Ca (0,68 y592 mg kg−1), Mg (0,41 y 350 mg kg−1), y Na (0,43 y 35 mg kg−1); y en el epicarpo fueron: contenido total de macrominerales (0,86 y 6080 mg kg−1), P

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(0,85 y 860 mg kg−1), K (0,85 y 4230 mg kg−1), Ca (0,62 y 839 mg kg−1), Mg (0,84 y 460 mg kg−1), y Na (0,40 y 31,8 mg kg−1). El coeficiente de determinación de la validación nos informa sobre la calidad del modelo de calibración, los valores obtenidos oscilan entre 0,41 del Mg en el mesocarpo y 0,86 del total de minerales en el epicarpo. Según Williams y Norris (2001), dependiendo del valor de R2 VAL los modelos pueden ser: modelos con una baja correlación (0,26< R2 VAL <0,49), en nuestro caso las calibraciones obtenidas para el Mg en mesocarpo y para el Na tanto en mesocarpo como en epicarpo; modelos que pueden utilizarse para una discriminación entre valores bajos y altos de las muestras (0,50< R2 VAL <0,64), en nuestro caso el Ca en el epicarpo; modelos que pueden utilizarse para unas predicciones aproximadas de las muestras (0,66< R2 VAL <0,81), en nuestro estudio las calibraciones obtenidas para P, K y Ca en el mesocarpo, y Ca en el epicarpo; y por último modelos con buenas correlaciones (0,83< R2 VAL <0,90), estos valores de R2 se han obtenido para el contenido total de minerales en mesocarpo y epicarpo, y para P, K y Mg en el epicarpo. Comparando nuestros resultados con los obtenidos por Cozzolino et al. (2011) para el contenido mineral en uva, encontramos que sus coeficientes R2 fueron inferiores para P (0,70), K (0,78), Ca (0,75), y Mg (0,84). En función del parámetro RPD, que clasifica los modelos en: modelos predictivos mejorables (RPD<1,5), que se corresponde con los resultados obtenidos para Na en mesocarpo y epicarpo, y para el Mg en el mesocarpo; modelos predictivos adecuados (1,5<RPD<2), lo obtenido para P, K y Ca en el mesocarpo, y para el Ca en el epicarpo; modelos predictivos muy buenos (2,5<RPD<3), como son los modelos desarrollados para el contenido macromineral total en mesocarpo y epicarpo y para P, K, Mg en el epicarpo. Cozzolino et al. (2011) obtuvo valores similares de RPD para Ca (1,5), K (1,7) en mesocarpo y P (1,7). En cambio nuestros valores fueron superiores para Mg (2,2) en epicarpo y K en epicarpo. Tabla 2. Parámetros estadísticos de las calibraciones NIRS para el mesocarpo y epicarpo de frutos de C. pepo. Mineral Mesocarpo

R2 CAL b

SEC c

R2VALd

SECVe

RPDf

Total mineral P K Ca Mg Na Epicarpo Total P K Ca Mg Na

0,95 0,76 0,88 0,88 0,47 0,56

2492 640 3210 364 330 31,9

0,82 0,69 0,78 0,68 0,41 0,43

4696 720 4480 592 350 35,0

2,36 1,79 1,89 1,77 1,28 1,32

0,92 0,88 0,91 0,76 0,95 0,58

4340 720 3230 632 260 22,7

0,86 0,85 0,85 0,62 0,84 0,40

6080 860 4230 839 460 31,8

2,61 2,45 2,59 1,54 2,52 1,11

R2 CAL: coeficiente de determinación de la calibración. SEC: error estándar de la calibración. d 2 R VAL: coeficiente de determinación de la validación cruzada. e SECV: error estándar de la validación cruzada. f RPD: ratio SD y SECV.

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Conclusiones Los resultados sugieren que el NIRS puede proporcionar una buena estimación de las concentraciones de minerales (P, K, Ca y Mg) en el fruto de las distintas variedades de C. pepo, por lo que tiene un gran potencial en programas de mejora para la calidad del fruto en esta especie.

Agradecimientos Esta investigación ha sido financiada con fondos FEDER y por el Proyecto RTA2009-00039, titulado "Mejora genética del cultivo de calabacín: incremento del valor añadido mediante la obtención de variedades con mayor calidad sensorial y nutricional".

Bibliografía Anter, J., Fernández-Bedmar, Z. , Villatoro-Pulido, M., Martínez-Valdivieso, D., Font, R., Muñoz-Serrano, A., Alonso-Moraga, A., Del Rio-Celestino, M. (2011). Cytotoxicity and in vivo antigenotoxicity of some horticultural food cultivated in southern Spain. Toxicology Letters 205, Supplement:0:S137. Carlini, P., Massantini, R., and Mencarelli, F. (2000). Vis-NIR measurement of soluble solids in cherry and apricot by PLS regression and wavelength selection. Journal of Agricultural and Food Chemistry 48, 5236-5242. Cozzolino, D., Cynkar, W., Shah, N., Smith, P. (2011). Quantitative analysis of minerals and electric conductivity of red grape homogenates by near infrared reflectance spectroscopy. Computers and Electronics in Agriculture 77, 81-85. Garrido, A. (1997). Current and future applications of NIRS technology. Options Méditerranéennes 26, 87-92. Martínez-Valdivieso, D., Del Río-Celestino, M., Domínguez-Pérez, I., Fernández-Bedmar, Z., Villatoro-Pulido, M., Alonso-Moraga, A., Font , R., Anter, J. (2012). Efectos quimiopreventivos de calabacín sobre células de leucemia HL-60. Actas de Horticultura 60, 62-66. Murray, I., Williams, P. C. (1987). Chemical principles of near infrared technology. In Near Infrared Technology in the Agricultural and Food Industries; Williams, P. C., Norris, K., (Eds.); AACC: St. Paul, MN; pp. 17-34. Osborne, B.G., Fearn, T., Hindle, P. (1993). Practical NIR Spectroscopy with Applications in Food and Beverage Analysis. Longman Scientific and Tecnnical. London, UK. Paz, P., Sánchez, M.T., Pérez-Marín, D., Guerrero, J.E., Garrido-Varo, A. (2008). Nondestructive determination of total soluble solid content and firmness in plums using Near-Infrared Reflectance Spectroscopy. Journal of Agricultural and Food Chemistry 56, 2565-2570. Tkachuk, R., Kuzina, F.D. (1982). Chlorophyll analysis of whole rape-seed kernels by near infrared reflectance. Canadian Journal of Plant Science 62, 875-884. Williams, P.C., Norris, K. (1987). Near-Infrared Technology in the Agricultural and Food Industries. AACC, Inc., USA. Williams, P., Norris, K. (2001). Near-Infrared Technology in the Agricultural and Food Industries. 2nd ed. AACC, St. Paul, MN. Williams, P.C., Sobering, D.C. (1996). How do we do it: a brief summary of the methods we use in developing near infrared calibrations. In: Davies, A.M.C., Williams, P.C. (Eds.); Near Infrared Spectroscopy: The Future Waves. NIR Publications, Chichester, pp. 185–188.

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APLICACIÓN DE TÉCNICAS DE RIEGO DEFICITARIO CONTROLADO OPTIMIZADO EN AJO A. Martínez-Romero1, J.M., Tarjuelo1, A. Domíngueza1, K.N. Leite2, J.A. de Juan1, R. López-Urrea2 1

Centro Regional de Estudios del Agua (CREA), Universidad de Castilla-La Mancha, Ctra. de Las Peñas, km 3.2, 02071 Albacete, email: angel.mromerol@uclm.es; jose.tarjuelo@uclm.es; alfonso.dominguez@uclm.es 2 CAPES Foudation , Ministry of Education of Brazil, Brasília- DF 70040-020, Brazil, e-mail: kellyleite14@hotmail.com 3 Instituto Técnico Agronómico Provincial (ITAP), c/Gregorio Arcos, s/n Apdo. 451, 02080, Albacete, Spain e-mail: rlu.itap@dipualba.es To J. Arturo de Juan, in memoriam

Resumen La viabilidad de la actividad agraria de regadío está condicionada por aspectos como la disponibilidad de agua y el incremento de los costes energéticos. Este trabajo trata de definir estrategias de riego que mejoren la rentabilidad del ajo morado en el ámbito de la Identidad Geográfica Protegida “Ajo Morado de Las Pedroñeras” (IGPAMP) (España) en función de la disponibilidad de agua de riego mediante la aplicación de técnicas de Riego Deficitario Controlado Optimizado (RDCO) y el año del Año Meteorológico Típico (AMT). Se ha determinado la estrategia de riego que conduce a la mayor producción (estimada mediante el modelo propuesto por FAO-33), aplicando técnicas de RDCO, para tres grados de estrés (0.9, 0.8 y 0.7) (definidos por el ratio ETa/ETm diarios acumulados) utilizando un software de optimización y los AMTs generados a partir de 18 estaciones climáticas. Para las condiciones climáticas de tres años estudiados (2000 a 2002), con la restricción en la que la relación ETa/ETm ≥ 0.8 para el periodo de Kc (I) (que garantiza la nascencia y el establecimiento del cultivo), la metodología RDCO puede incrementar la productividad del agua comparada con una estrategia de Riego Deficitario Constante (RDC) durante el ciclo del cultivo. La aplicación de la técnica de RDCO frente al RDC puede incrementar entre el 3% y el 9% los rendimientos del ajo en el ámbito de la IGPAMP, y repercutir en mayor medida en la rentabilidad del cultivo. La combinación de las técnicas de RDCO y AMT puede incrementar la eficiencia del uso del agua tanto a escala de parcela como de cuenca. Palabras clave: Efficient use of water, Irrigation Advisory Service, Typical Meteorological Year

IRRIGATION SCHEDULING FOR GARLIC BY USING THE OPTIMIZED REGULATED DEFICIT IRRIGATION Abstract Aspects as water availability and increasing energy costs condition the viability of irrigation activities in many areas of the world. This paper aims to determine the most suitable irrigation strategy for improving the profitability of purple garlic in the Protected Geographical Indication “Ajo Morado de Las Pedroñeras” (PGIAMP) (Spain) depending on the availability of water resources through Optimized Regulated Deficit Irrigation (ORDI) and Typical Meteorological Year (TMY) methodologies. The ORDI methodology was used to determine the irrigation strategy for each growth stage that produces the highest yield (estimated by using the model proposed by FAO-33) in the PGIAMP for three (0.9, 0.8, and 0.7) certain overall deficit target (accumulated daily ETa divided by the accumulated daily ETm for the whole crop cycle) using an optimization software and the TMYs generated from the climatic data of 18 weather stations. For the climatic conditions of three studied years (2000 to 2002), and inserting in the optimiser the restriction of reaching ETa/ETm ≥ 0.8 during the Kc (I) for guarantying nascence and establishment, the ORDI methodology can lead to an increase in water productivity compared with the irrigation strategy where the stress levels remain constant during the whole growth cycle (CDI). ORDI may slightly increase garlic yield in the IGPAMP by 3 to 9% compared with the CDI

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strategy, which is significantly increasing due to the high profitability of this crop in the area. The combination of ORDI with TMY may increase the water use efficiency at farm and/or basin scale. Keywords: Uso eficiente del agua, Servicio de Asesoramiento de Riegos, Año Meteorológico Típico

Introducción y/o Justificación Aspects as water availability and increasing energy costs condition the viability of irrigation activities in many areas of the world (Martínez-Valderrama et al., 2011). Worldwide, the production of garlic (Allium sativum L.) is the 14th 46 most important vegetable crop (FAO, 2011). This crop is also important in the Region of Castilla-La Mancha (CLM), Spain (Fig. 1) because of high profitability and its significance in national agricultural production (CLM produces 46% of the total garlic crop in Spain; MAGRAMA, 2011). The recommended irrigation amount for this crop depends is about 300 mm for purple garlic cultivar (cv.) (JCRMO, 2011). This amount of irrigation water is slightly lower than the full requirements of the crop (around 350 mm for purple garlic according to Fabeiro Cortés et al., 2003) with the objective of decreasing the use of overexploited groundwater resources (Martín de Santa Olalla et al., 2007). Due to the importance of this crop, much effort has been put into improving the water productivity of garlic by applying deficit irrigation (DI). The MOPECO model (Ortega et al., 2004) was conceived for optimizing the gross margin (GM) of irrigated farms, especially in areas with water scarcity and/or high crop costs. One area where MOPECO is being calibrated is in the irrigable lands of CLM (Domínguez et al., 2012a and b). The model also calculates the optimized regulated deficit irrigation (ORDI) strategy that maximizes yield for a certain water deficit target (Domínguez et al., 2012c). Depending on the availability of water resources, the combination of ORDI with representative climatic data may be of interest for advising farmers on the most suitable irrigation strategies in garlic and Typical Meteorological Year (TMY) (Hall et al., 1978) may be useful in forecasting irrigation schedules. This paper aims to determine the most suitable irrigation strategy for improving the profitability of purple garlic in the Protected Geographical Indication “Ajo Morado de Las Pedroñeras” (PGIAMP) (Spain) depending on the availability of water resources through Optimized Regulated Deficit Irrigation (ORDI) and Typical Meteorological Year (TMY) methodologies.

Material y Métodos PGI is a quality distinction granted by the European Union that ties the quality of products to their geographical location. The PGIAMP consists of 5,500 ha of irrigated land distributed throughout an area of 26,200 km2 for growing purple garlic (Fig. 1). Data from the field trials described in Fabeiro Cortés et al. (2003) were used for the garlic crop simulation. These experiments were carried out between 2000 and 2002 in garlic fields irrigated with a drip irrigation system and located in the “Las Tiesas” farm (Albacete, Central Spain) (Fig. 1). MOPECO uses the model proposed by Stewart et al. (1977) (Eq. 1) for estimating crop yield as a function of the actual versus maximum evapotranspiration ratio (ET a/ETm) in the different growth stages. When ETa < ETm, the plant suffers from any drought stress that may cause a drop in yield (actual yield (Ya) < potential yield (Ym)).

Ya =Ym

3 k=1 k 1

1-K yk 11

ETa k E E mk ET

(1)

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Where: Ya and Ym, actual and potential crop yields (kg ha-1); k, actual growing stage (Allen et al., 1998); Kyk, crop yield response factor by growing stage (garlic has three stages: vegetative period, yield formation, and ripening; flowering is not considered in this crop) (Doorenbos and Kassam, 1979); ETa and ETm, accumulated crop evapotranspiration in each Ky growing stage (mm). By apply this model for garlic crop under the weather conditions of Castilla-La Mancha the values calibrated of crop coefficient (Kc) (0.40-1.0-0.6) and crop yield response factor (Ky) (0.45, 0.75, 0.30) were used (Martínez-Romero et al., 2012; Cortés et al., 2003). FRANCE

PORTUGAL

SPAIN

GUADALAJARA

CASTILLA-LA MANCHA Tajo river

CUENCA Júcar river

TOLEDO

k h

PGI area Province boundary

Aquifer boundary

Guadiana river CIUDAD REAL

o Western i c Mancha d Campo de q Montiel

r p

Eastern Mancha

ALBACETE

Irrigated lands x

Weather station Group I

Weather station Group II

Segura river

x Weather station Group III

Figure 1. Distribution of the irrigated lands in Castilla-La Mancha (PNR, 2008), the Protected Geographical Indication (PGI) “Ajo morado de Las Pedroñeras” area, and the wheather stations used in this study. where a: Las Tiesas; b: Albacete; c: Alcázar de San Juan; d: Argamasilla de Alba; e: Barajas de Melo; f: El Picazo; g: El Sanchón; h: Herencia; i: Juanaco; j: La Gineta; k: La Puebla de Almoradiel; l: Manzanares; m: Mora; n: Motilleja; o: Pedernoso; p: Tarazona de la Mancha; q: Villahermosa-Tajoneras; r: Villanueva de la Jara; s: Villarrubia de Santiago.

The ORDI methodology (Domínguez et al., 2012c) can be used to determine the irrigation strategy for each growth stage that produces the highest yield for a certain overall deficit target (accumulated daily ETa divided by the accumulated daily ETm for the whole crop cycle) using an optimization software as Solver (Microsoft, 2010). The optimiser calculated the theoretical ETa/ETm rate per Ky stage that maximizes garlic yield in the PGIAMP for three overall ETa/ETm target rates (0.9, 0.8, and 0.7) using the TMYs generated from the climatic data of 18 weather stations (Dominguez et al., 2013).

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Resultados y Discusión For the climatic conditions of the three studied years (2000, 2001, and 2002), and inserting in the optimiser the restriction of reaching ETa/ETm ≥ 0.8 during the Kc (I) for guarantying nascence and establishment (Domínguez et al., 2012b, and c), the ORDI methodology can lead to an increase in water productivity compared with the irrigation strategy where the stress levels remain constant during the whole growth cycle (CDI) (Fig. 2). So, the highest increase in yield is for an overall ETa/ETm target of 0.7, but the differences between ORDI and CDI strategies are low (< 9% in the most favourable case) (Fig. 2). Therefore, as occurred with onion (Domínguez et al., 2012b) but contrary to what occurred with maize (Domínguez et al., 2012c), this technique does not significantly increase yields for the same amount of irrigation.

Yield difference (%)

8 6 4 2 0

0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

ETa/ETm rate 2001

2002

2003

Figure 2. Comparison between constant deficit irrigation (CDI) and Optimized Regulated Deficit Irrigation (ORDI) strategies.

The effect of spatial variability on ORDI strategy for garlic can be determined by using the accumulated ETm data of three Typical Meteorological Year (TMY I, II, and III) for three weather station groups (Fig. 1). For it, the optimal stage ETa/ETm target rate, combined for three overall ETa/ETm target rates (0.7, 0.8, and 0.9) were calculated. The results of the optimizations were assigned to the weather stations of each group (Fig. 1), representing the spatial distribution of the deficit stress target by growth stage for each overall target rate (Fig. 3). As expected, the tool aims to maintain “Yield formation” stage below the lowest drought stress (Fig. 3c, g, and k) because it is the most sensitive stage. “Ripening” is the second stage in importance (Fig. 3d, h, and l), while “Initial” is maintained under the restricted conditions imposed to the model, but under low water stress conditions (Fig. 3a, e, and i). Therefore, the highest stress levels must be applied during the “Crop development” stage (Fig. 3b, f, and j). From a physiological point of view, these results concur with proper crop management. Thus, it is of interest to guarantee nascence (Kc (I)) and a suitable vegetative development (Kc (II)), but favouring the bulb formation stages (Ky (ii) and Ky (iii)) as much as possible. These results are in the line with the findings of Fabeiro Cortés et al. (2003), and Lipinski and Gaviola (2011). On the other hand, the spatial distribution of the optimal stage ETa/ETm target rates shows slight differences among areas (Fig. 3) because of the similar climatic conditions of the PGIAMP. This fact is relevant for the actions carried out by the Irrigation Advisory Service (IAS) of Castilla-La Mancha, which may use this methodology for advisory great irrigable areas.

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OTR = 0.70

OTR = 0.80

i 0.80

0.80

S = Kc (I)

1.00

f 0.52

S = Kc (II)

0.60

0.50

0.65

0.63 0.65

0.52

g 0.91

S = Ky (ii)

k 1.00

0.90

1.00

0.91

h 0.52

S = Ky (iii)

OTR = 0.90

l 0.71

0.50

0.52

1.00

0.67

0.71

0.91

1.00

Figure 3. Spatial distribution of optimal deficit target rate by growth stage (S) and overall ETa/ETm target rate (OTR).

Conclusiones ORDI may slightly increase garlic yield in the IGPAMP by 3 to 9% compared with the CDI strategy, which is significantly increasing due to the high profitability of this crop in the area. The combination of ORDI with TMY may increase the water use efficiency at farm and/or basin scale. In this last case, Irrigation Advisory Services can supply important information to farmers that may be translated in a higher profitability and yield productivity of the crops in the area

Agradecimientos Authors wish to dedicate this paper to their beloved friend, teacher, and college J. Arturo de Juan, who deceased during the preparation of this paper (R.I.P). This paper has been developed within the framework of two European projects funded by EC: FLOWAID “Farm Level Optimal Water Management: Assistant for Irrigation under Deficit” Nº 036958 (GOCE), and DeSURVEY “A Surveillance System for Assessing and Monitoring of Desertification” (SUSTDEV-CT-2004-003950-2). Authors also acknowledge the financial support of the projects AGL2009-13124 (Science and Innovation Ministry, Spain) and PPII-0319-8732 (Education and Science Council, JCCM, Spain).

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Bibliografía Allen, R.G., Pereira, L.S., Raes, D., Smith, M. (1998). Crop Evapotranspiration: Guide- lines for Computing Crop Water Requirements. Irrigation and Drainage Paper No. 56. FAO, Italy. Domínguez, A., Martínez, R.S., de Juan, J.A., Martínez-Romero, A., Tarjuelo J.M. (2012a). Simulation of maize crop behaviour under deficit irrigation using Mopeco model in a semi-arid environment. Agricultural Water Management 107, 42-53. Domínguez, A., Jiménez, M., Tarjuelo, J.M., de Juan, J.A., Martínez-Romero, A., Leite, K.N. (2012b). Simulation of onion crop behaviour under optimized regulated deficit irrigation using Mopeco model in a semi-arid environment. Agricultural Water Management 113, 64-75. Domínguez, A., de Juan, J.A., Tarjuelo, J.M., Martínez, R.S., Martínez-Romero, A. (2012c). Determination of optimal regulated deficit irrigation strategies for maize in a semi-arid environment. Agricultural Water Management 110, 67-77. Domínguez A., Martínez-Romero A , Jiménez M., Leite K.N., Tarjuelo J.M., de Juan J.A. López-Urrea, R. (2013). Irrigation Strategies for improving the profiatability of purple garlic in the protected Geographical Indication of “Ajo Morado de las Pedroñeras” (Spain). Agricultural Water Management Under review Ref. AGWAT-S-12-0096. Doorenbos, J., Kassam, A.H. (1979). Yield response to water. Irrigation and Drainage Paper No. 33. FAO, Italy. Fabeiro Cortés, C., Martín de Santa Olalla, F., López Urrea, R. (2003). Production of garlic (Allium sativum L.) under controlled deficit irrigation in a semi-arid climate. Agricultural Water Management 59, 155-167. FAO (2011). Food and Agricultural commodities production. www.fao.org. Food and Agriculture Organization of the United Nations (accessed 01.31.2012). Hall I.J., Prairie R.R., Anderson H.E., Boes E.C. (1978). Generation of Typical Meteorological Years for 26 SOL-MET stations. SAND 78-1601, Sandia National Laboratories, Albuquerque, NM. JCRMO (2011). Normas de gestión, coordinación y control de los aprovechamientos de regadío de la Mancha Oriental para 2012. www.jcrmo.org. Junta Central de Regantes de la Mancha Oriental (accessed 12.20.2011). Lipinski, V.M., Gaviola, S. (2011). Optimizing water use efficiency on violet and white garlic types through regulated deficit irrigation. Acta Hortulturae 889, 459-468 MAGRAMA (2011). Anuario de estadística 2011. www.magrama.gov.es. Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente (accessed: 07.19.2012). Martín de Santa Olalla, F.J., Domínguez, A., Ortega, J.F., Artigao, A., Fabeiro, C. (2007). Bayesian networks in planning a large aquifer in Eastern Mancha, Spain. Environ. Modeling and Software 22, 1089-1100. Martínez-Romero A., Nascimento, K., Domínguez A., de Juan J.A., Tarjuelo J.M., López-Urrea, R. (2012). Simulación con MOPECO de Ajo Morado bajo condiciones de riego deficitario. XXX Congreso Nacional de Riegos. Asociación Española de Riegos y Drenajes (AERYD), Albacete (Spain). (DL: AB309-2012). Microsoft 2010. Microsoft Excel 2010. Product guide. Microsoft Corp. USA. Martínez-Valderrama, J., Ibáñez, J., Alcalá, F.J., Domínguez, A., Yassin, M., Puigdefábregas, J. (2011). The use of a hydrological-economic model to assess sustainability in groundwater-dependent agriculture in drylands. Journal Hydrology 402, 80-91. Ortega J.F., de Juan, J.A., Martín-Benito, J.M., López-Mata, E. (2004). MOPECO: an economic optimization model for irrigation water management. Irrigation Scice 23, 61-75. Stewart, J.I., Hagan, R.M., Pruitt, W.O., Kanks, R.J., Riley, J.P., Danilson, R.E., Franklin, W.T., Jackson, E.B. (1977). Optimizing crop production through control of water and salinity levels. Utah Water Res. Lab. PWRG 151-1. Utah, USA.

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Sistema de ayuda a la toma de decisiones para el control del crecimiento de cultivos de pimiento bajo invernadero basado en condiciones climáticas J. A. Sánchez1,4, N. Perez3, F. Rodríguez1,4, J. L. Guzman1,4, J.C. López2,4, 1

Departamento de Informática, Universidad de Almería (España), Dirección: Ctra. de la playa, s/n. E-04120, La Cañada de San Urbano, Almería. Email de contacto: frrodrig@ual.es. 2 Estación experimental de la Fundación Cajamar, “Las Palmerillas”, Dirección: Paraje Las Palmerillas, nº 25. 04710 - Sta. Mª del Águila. El Ejido (Almería). 3 Universidad Pablo Olavide, Sevilla. Carretera Utrera, Km 1, Rectorado, 41013, Sevilla 4 Campus de Excelencia Internacional Agroalimentario (ceiA3)

Resumen

El principal objetivo de este trabajo ha sido el desarrollo de una herramienta que simule el crecimiento del cultivo de pimiento (Capsicum annuum), estimado en función de las variables climáticas, utilizando para ello un modelo matemático basado en primeros principios. Por otra parte, para alcanzar el objetivo principal ha sido necesario satisfacer una serie de objetivos secundarios como el estudio e implementación de modelos de cultivo, la resolución por computador de sistemas de ecuaciones diferenciales ordinarias y el diseño e implementación de la interfaz gráfica de usuario, que sea amigable y fácilmente utilizable por técnicos agrícolas, agricultores e incuso estudiantes de ingeniería agronómica por su utilidad didáctica. La herramienta desarrollada se inspira principalmente en el modelo planteado por Marcelis et al. (2006) y en los estudios de González-Real et al. (2008), aunque ha habido que realizar cambios significativos a los mismos para adaptarlos a las condiciones del cultivo bajo invernadero del Sudeste de España. Con la utilización de la herramienta en condiciones reales de cultivo en varias campañas de cultivo, diferentes invernaderos y distintas variedades se han obtenido unos prometedores resultados provisionales.

Palabras clave: Modelo, Crecimiento, Control climático, Almería, Peso seco

Decision support system for controlling the growth of greenhouse pepper crops based on climatic conditions Abstract The main objective of this work has been the development of a tool that simulates pepper crop growth (Capsicum annuum), estimated through mathematical first-principles model based on climatic variables. Moreover, to achieve the main objective has been necessary to satisfy a number of secondary objectives as the study and implementation of crop models, the resolution by computer of ordinary differential equations, and the design and implementation of a graphical user interface (GUI), which is friendly and readily usable by agricultural engineers, farmers and agricultural engineering students for its educational usefulness. The tool developed is based mainly on the model proposed by Marcelis et al. (2006) and studies of González-Real et al. (2008), although there have been significant changes to adapt it to the crop conditions in southeastern Spain greenhouses. With the use of the tool in real pepper crop in several campaigns, greenhouses and different varieties have been reported some promising preliminary results.

Keywords: Model, Growth, Climate control, Almería, Dry weight

Introducción El crecimiento de un cultivo esta principalmente influenciado por las variables climáticas del entorno (temperatura, radiación solar, concentración de CO2) y por la cantidad de agua y fertilizantes que son proporcionados por la fertirrigación. Por lo tanto, el correcto control sobre estas variables permitirá el control del crecimiento del cultivo. Esta es una de las principales razones por la que los invernaderos

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son los entornos ideales ya que constituyen entornos cerrados en donde la fertirrigación y las variables climáticas pueden ser controladas de manera óptima (Ramírez-Arias et al., 2012). Además, el problema de gestión del cultivo en invernadero se puede simplificar, suponiendo que las plantas reciben la cantidad adecuada de agua y fertilizantes en cada momento, ya que estos requisitos son conocidos y pueden ser automatizados, debiendo solo tener en cuenta y controlar las condiciones climáticas del entorno. Otros factores que limitan la producción, tales como plagas y enfermedades, no se han tenido en cuenta para simplificar el modelo. Los modelos son unas herramientas que sirven para probar hipótesis, sintetizar el conocimiento y describir y comprender sistemas complejos para comparar distintos escenarios (Marcelis et al., 2006). Su desarrollo ha sido motivado por la necesidad de disponer de información cuantitativa para mejorar la toma de decisiones en la gestión de los cultivos y se ha impulsado por la utilización masiva del computador como herramienta de trabajo con altas prestaciones y bajo coste. El modelado del crecimiento de cultivo en función de las variables climáticas es una herramienta útil en la toma de decisiones sobre la gestión de la producción. Los datos obtenidos por el modelo de crecimiento pueden ser útiles para asesorar a los productores en la toma de decisiones en la gestión del clima interior del invernadero de manera eficiente, a fin de mantener una producción regular y óptima del cultivo. Porlo tanto, la implementación del modelo de crecimiento mediante una herramienta software que presente de manera rápida y clara la información obtenida, puede ayudar de manera considerable a alcanzar este objetivo. Además, la interfaz de usuario debe ser de fácil manejo y comprensión, para que la herramienta pueda ser utilizada eficazmente tanto por usuarios expertos como usuarios sin experiencia.

Material y Métodos Modelo de crecimiento El modelo de crecimiento (la calibración y validación no ha sido incluida en este trabajo) es un modelo dinámico y determinista, basado en el proceso de la fotosíntesis, en función de las variables climáticas como la radiación (PAR), la temperatura y la concentración de CO2 dentro del invernadero (Marcelis et al., 2006). dWT/dt=fc(Pcrop-Rm)

(1)

Donde WT es el Peso seco total (g m-2 dia-1), fc es un factor de conversión de gramos de (CH2O)n, Pcrop es la fotosintesis del cultivo (g CH2O m-2 h-1) y Rm es la respiración de mantenimiento (g CH2O m-2 h1 ). La materia seca de la planta se calcula a partir de la generación de hidratos de carbono en el proceso de la fotosíntesis, y se divide entre los diferentes órganos de la planta de acuerdo a factores de crecimiento. El modelo consta de un conjunto de cinco ecuaciones diferenciales ordinarias (EDO), ecuaciones algebraicas, parámetros y constantes: Peso seco de frutos:

dW f dt

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Peso seco de hojas:

dWh dWT = f hojas * dt dt

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Peso seco de tallos:

dWt dWT = f tallos * dt dt Peso seco de raíces:

dWr dWT = f raíces * dt dt Las variables de estado presentes son el peso seco total, peso seco de frutos, peso seco de hojas, peso seco de tallos y peso seco de raíces. También se obtiene el índice de área foliar como variable de salida. La unidad de tiempo para el cálculo de la fotosíntesis y la respiración de mantenimiento de la planta es de un minuto, mientras que para la producción de materia seca es de un día. Está basado principalmente en el modelo propuesto por (Marcelis et al., 2006) y en estudios de (González-Real et al., 2008), entre otros. En la Figura 1, se muestra un esquema simplificado del modelo.

Figura 1. Descripción del modelo de crecimiento El modelo muestra la planta como un conjunto de órganos que compiten por el acceso a un fondo común de asimilados, del que extraer los nutrientes para su crecimiento. Este fondo, que es rellenado por el proceso de fotosíntesis. Este proceso químico, utiliza la energía de la radiación solar para convertir el dióxido de carbono en compuestos orgánicos para el crecimiento de la planta. La fotosíntesis, también depende de otras variables climáticas como la temperatura y la concentración de CO2. En primer lugar, el modelo obtiene la fotosíntesis foliar, en base a las variables climáticas de temperatura, radiación y concentración de CO2. Luego, se calcula la fotosíntesis del cultivo integrando la fotosíntesis foliar con el índice de área foliar (IAF), utilizando el método de integración de Gauss. El índice de área foliar, es un indicador que representa la cantidad de superficie de las hojas disponible para captar la energía de la luz solar. En este trabajo, el IAF es calculado en base a la temperatura. Una vez calculados los hidratos de carbono (asimilados) producidos por el proceso de fotosíntesis, parte de los hidratos se emplean en el mantenimiento de la planta, mientras que el resto está disponible para el crecimiento y desarrollo de ésta. La tasa de crecimiento de cada órgano está dada por la cantidad de hidratos de carbono disponibles y el factor de crecimiento del órgano en ese momento. A su vez, los pesos actuales de los órganos de la

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planta, junto con la temperatura, determinarán el consumo de asimilados en el proceso de respiración de mantenimiento. La Figura 1 (derecha), muestra el diagrama relacional del modelo de crecimiento propuesto, y a partir del cual, se introducirán las ecuaciones del modelo. Instalaciones y datos climáticos La calibración de los parámetros del modelo (no incluido) se realizó basándose en los datos obtenidos durante una campaña de pimiento (Capsicum annuum L.) en dos diferentes invernaderos de la Estación Experimental “Las Palmerillas” de la Fundación Cajamar, localizada en la provincia de Almería, España (latitud: 36° 45' 19'' N, longitud: 2° 40' 46'' O). Estas campañas se iniciaron con el trasplante a fecha de 21/07/2009, y finalizaron el 07/03/2010, por lo que su duración fue de 229 días. Los datos de un tercer invernadero, de la misma campaña, han sido utilizados para la validación del modelo y como año patrón en la herramienta informática. La Figura 2 muestra los datos de tiempo termal recogidos en las tres campañas empleadas. Estos datos pertenecen al período temporal, por lo que son muy similares entre sí. La Figura 3 muestra los datos de radiación acumulada recogidos en los tres invernaderos.

Figura 2. Tiempo termal acumulado

Figura 3. Radiación acumulada

Resultados y Discusión La herramienta informática desarrollada, simula el crecimiento del cultivo de pimiento bajo invernadero, en base a las condiciones climáticas dadas, haciendo uso de una interfaz de usuario intuitiva y consistente. Se ha hecho un esfuerzo por presentar una interfaz de fácil uso y comprensión, que pueda ser utilizada eficientemente tanto por un experto como por un usuario sin experiencia. El primer paso de la aplicación, consiste en definir la simulación que se quiere realizar, facilitando diversa información general sobre el experimento, como un título, localización espacial del invernadero, período y fechas de simulación, características del cultivo como la densidad de cultivo, dimensiones y transmisividad de luz del invernadero, o comentarios sobre los objetivos a conseguir. Parte de estos datos son de obligada cumplimentación, mientras que otros no serán necesarios dependiendo de la ejecución que se desee realizar y como se suministren los datos climáticos. En la Figura 4, puede observarse la interfaz de definición de la simulación. En el apartado de datos climáticos, se puede proceder a introducir los datos climáticos del invernadero (temperatura, radiación y concentración de CO2). Estos datos pueden ser escritos directamente por el usuario mediante tablas, pudiendo introducir los datos para cada día, para cada semana o para toda la campaña de simulación. También es posible generar automáticamente la radiación solar, a partir de los datos de localización facilitados en la sección de definición de simulación. Otras opciones permitidas son utilizar los datos climáticos de un año patrón preestablecido en la aplicación, o introducir los datos climáticos al sistema a través de un archivo de texto plano (figura 5), en el que los datos se presentarán en columnas separadas por tabuladores. De forma opcional, se pueden especificar datos de crecimiento (Figura 6), si se dispone de datos reales de un cultivo. Estos datos se introducen de forma manual o a través de un archivo de texto. Una vez añadidos, son útiles para validar

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de los resultados obtenidos en la simulación y los parámetros del modelo de crecimiento (véase la Figura 7).

Figura 4. Interfaz de simulación

Figura 5. Datos climáticos.

También se ofrece la opción de modificar o ajustar los parámetros del modelo de crecimiento, entre los que también se encontrarían los valores iniciales de las ecuaciones diferenciales. Esta opción es importante para poder ajustar y comprobar los resultados ante variaciones de determinados parámetros del modelo.

Figura 6. Datos de crecimiento

Figura 7. Parámetros del modelo

A modo de ejemplo del funcionamiento de la herramienta, se han utilizado datos de obtenidos en la estación experimental “Las Palmerillas” de la fundación Cajamar, en la provincia de Almería. La campaña utilizada tiene una duración total de 229 días. En las siguientes figuras se muestran los pesos secos totales (Figura 8) y de frutos (Figura 9), como se puede observar el modelo obtiene buenos resultados, que se consiguen gracias a la herramienta desarrollada para este trabajo.

Figura 8. Peso seco total

Figura 9. Peso seco de frutos

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Conclusiones La aplicación software cubre las necesidades planteadas, presentando una interfaz intuitiva y fácil de usar, que consigue aprovechar satisfactoriamente las posibilidades ofrecidas por el modelo de crecimiento. Para ello, muestra la información valiosa para el productor de forma gráfica, así como mediante informes de resultados. Las diversas opciones de introducción de datos climáticos, son un punto clave, que potencian la capacidad de la herramienta. Además, su fácil y rápida aplicación, así como la posibilidad de modificar los parámetros del modelo, la hacen una herramienta muy útil.

Agradecimientos Este trabajo se enmarca dentro del Proyecto - Controlcrop -, PIO-TEP-6174, apoyado por el Ministerio de Gobierno de Economía, Innovación y Ciencia de la Junta de Andalucía (España), y por los proyectos del Plan Nacional DPI2011-DPI2010-21589-C05-04 y DPI2011-27818-C02-01 del Ministerio de Ciencia e Innovación y financiado con Fondos FEDER. Los autores también agradecen el apoyo financiero del Ministerio de Economía y Competitividad en virtud de la beca FPI enmarcada en el proyecto DPI2011-27818-C02-01, así como la contribución de la Estación Experimental de la Fundación Cajamar.

Bibliografía González-Real, M. M., Baille, A., and Liu, H. Q. (2008). Influence of fruit load on dry matter and N-distribution in sweet pepper plants. Scientia Horticulturae 117, 307-315. Marcelis, L. F. M., Elings, A., Bakker, M., Brajeul, E., Dieleman, J. A., Visser, P. H. B. d., and Heuvelink, E. (2006). Modelling dry matter production and partitioning in sweet pepper. Acta Horticulturae 2006, 121128. Ramírez-Arias, A., Rodríguez, F., Guzmán, J. L., and Berenguel, M. (2012). Multiobjective hierarchical control architecture for greenhouse crop growth. Automatica 48, 490-498.

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Efecto del nitrógeno disponible sobre los componentes del balance de nitrógeno en un cultivo de coliflor (Brassica oleracea var. Botrytis) L. Rivacoba , N. Vázquez, M. L. Suso y A. Pardo Servicio de Investigación y Desarrollo Tecnológico Agroalimentario, Ctra. Mendavia-Logroño NA 134 km. 90, 26071 Logroño, luis.rivacoba@larioja.org.

Resumen Existe un interés creciente en optimizar la fertilización nitrogenada de los cultivos y mejorar la eficiencia en el uso del nitrógeno para obtener elevadas productividades y limitar los efectos colaterales en relación a la lixiviación de nitrógeno. El objetivo de este estudio ha sido estudiar el efecto del nitrógeno disponible sobre la producción y la eficiencia en el uso del nitrógeno en un cultivo de coliflor (Brassica oleracea var. Botrytis) var. Barcelona con un ciclo de cultivo de 75 días. El ensayo se llevó a cabo en la Finca Valdegón, en el Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico Agroalimentario del Gobierno de La Rioja, en Agoncillo (La Rioja), España en el año 2012. La plantación se realizó en agosto. Se diseñó un experimento totalmente aleatorizado con cuatro tratamientos de nitrógeno disponible: T1(N min inicial), T2 (190 kg N/ha), T3 (270 kg N/ha), T4 (320 kg N/ha) y cuatro repeticiones. En función de los análisis de suelo se realizó el siguiente abonado: T1; 0 kg N/ha, T2; 87 kg N/ha, T3; 149 kg N/ha, T4; 194 kg N/ha. En cada tratamiento y repetición se instalaron resinas de intercambio iónico en tubos a 0,2 m de profundidad para estimar la mineralización. Periódicamente se realizaron muestreos de nitrógeno en suelo, en planta, nitrato en resinas y biomasa. La cosecha estuvo relacionada con el nitrógeno total disponible no obteniéndose rendimientos superiores a 23 t/ha a partir de 224 kg N/ha. Se estimó la mineralización media en 41 kgN/ha, a 0,3 m de profundidad desde trasplante hasta cosecha. Se estudiaron las relaciones entre nitrógeno disponible y contenido de nitrógeno en hojas y pellas. Un exceso de fertilizante condujo a mayores pérdidas del mismo, disminuyendo la eficiencia del uso del nitrógeno disponible. Palabras clave: eficiencia, nitrógeno, mineralización, resinas

Effect of nitrogen availability on the components of soil and crop nitrogen balance in a cauliflower crop. Abstract There is increasing interest in crop nitrogen fertilization optimization and thus the improvement of nitrogen use efficiency to both obtain high yields and reduce the side effects related to nitrogen leaching. The objective of this study was to investigate the effect of the available nitrogen on yield and the nitrogen use efficiency in a cauliflower crop (Brassica oleracea var. Botrytis) var. Barcelona with a growing cycle of 75 days. The trial took place in Finca Valdegón, at the SIDTA of Gobierno de La Rioja, in Agoncillo, Spain in 2012. Planting was carried out in August. A completely randomized experiment with four nitrogen treatments and four replications each was designed: T1 (Nmin initial), T2 (190 kgN/ha), T3 (270kgN/ha), T4 (320 kgN/ha). Based on soil analysis, fertilizer was applied as follows: T1: 0 kg N/ha; T2: 87 kgN/ha; T3: 149 kgN/ha; T4, 194 kgN/ha. Ion exchange resins were installed in tubes at 0.2 m depth to estimate mineralization in all experimental plots. Soil and plant samples were collected periodically for nitrogen content determination as well as nitrate in the resins and plant biomass. Yield was related to the total available nitrogen but above 224 kg N/ha yields did not exceed 23 t/ha. Average mineralization at 0.3 m deep from transplanting to harvest was estimated at 41 kgN/ha. The relationship between nitrogen content and nitrogen available in leaves and heads was studied. Excess fertilizer led to further losses thereof, thus decreasing the available nitrogen use efficiency. Keywords: nitrogen, efficiency, mineralization, resins.

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Introducción El aporte óptimo de N es importante para asegurar una cosecha abundante y de calidad en los cultivos hortícolas ya que es el nutriente que más a menudo limita su producción. En forma de nitrato es un potencial contaminante de aguas subterráneas y ecosistemas acuáticos, y cómo óxido de nitrógeno, emitido después de la aplicación de fertilizantes nitrogenados, es un potente gas de efecto invernadero (Bouwman y Boumans, 2002). Los cultivos hortícolas ofrecen un mayor riesgo de contaminación ambiental por nutrientes debido a que son cultivos en regadío donde se emplean altas dosis de fertilizantes (Hartz, 2006; Schenk, 2006). Una parte significativa de los sistemas de recomendación de abonado nitrogenado en los cultivos hortícolas se basa en un análisis del nitrógeno mineral (Nmin) en las primeras etapas del cultivo (Feller y Fink, 2002; Krusekopf et al., 2002). Estos sistemas necesitan de ajustes locales ya que factores como clima, suelo y prácticas culturales, influyen en la producción comercial y en el balance de nitrógeno en el suelo (Hartz, 2003). En los cultivos hortícolas, donde el Nmin residual procedente del cultivo anterior puede ser muy elevado, estos métodos han mostrado su utilidad (Ramos et al., 2002; Vázquez et al., 2006) pudiéndose reducir el abonado e incluso suprimirse. El objetivo de este estudio ha sido estudiar el efecto del nitrógeno disponible sobre la producción y la eficiencia en el uso del nitrógeno en un cultivo de coliflor (Brassica oleracea var. Botrytis).

Material y Métodos La experiencia se llevó a cabo en la finca del SIDTA-CIDA en Agoncillo (La Rioja), en el año 2012. Se utilizó la var. Barcelona de ciclo corto. El suelo de textura franca estaba clasificado como torripsamments oxiácuico (Soil Survey Staff, 2006) y sus propiedades se presentan en la Tabla 1. Tabla 1. Propiedades físico-químicas del suelo. pH3 C.E.4 P5 K5 Prof. Arena1 Limo1 Arcilla1 M.O.2 cm % % % % mmhos/cm ppm ppm 28,1 49,1 22,8 1,48 8,3 0,31 6,16 194,3 0-15 26,6 50,2 23,2 1,45 8,3 0,30 7,05 200,9 15-30 26,6 50,7 22,7 1,14 8,2 0,86 3,48 148,2 30-60 31,2 44,5 24,4 0,77 8,3 0,88 0,78 113,7 60-90 1) USDA. 2) Materia orgánica oxidable. 3) H2O (1:5). 4) 25ºC (1:5). 5) Mehlich III.

Textura1 Franco Franco limoso Franco limoso Franco

El trasplante se realizó el 13 de agosto en mesetas separadas 1,5 m entre ejes, con dos líneas de cultivo por meseta (0,75 x 0,6 m), obteniéndose una densidad de 22.222 plantas/ha. El riego se realizó por aspersión según programación FAO56 (Allen et al., 1998). Como abonado de pre-plantación se aplicaron 0-150-275 kg/ha de un complejo N-P-K y en cobertera se realizó una sola aplicación de fertilizante nitrogenado (13 de septiembre) en forma de nitrosulfato amónico 26-0-0, a una dosis variable en función del N objetivo de los diferentes tratamientos (Tabla 2). Tabla 2. Tratamientos experimentales en función del N objetivo. Tratamientos

Nobjetivo (kgN/ha)

190

270

320

Nmin (kgN/ha)

102

121

128

Nfertilizante (kgN/ha)

149

194

1) Nitrato y Amonio

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Se realizaron cuatro tratamientos con cuatro repeticiones en un diseño aleatorizado en función del Nmin inicial. La parcela elemental tenía una superficie de 81 m2 y contenía 6 líneas de cultivo. Se consideró una profundidad de enraizamiento máxima de 0,6 m para el cálculo del balance de nitrógeno, lixiviados, etc. Se determinó el Nmin (nitrato y amonio) en la plantación, a los cuarenta y ocho días desde el trasplante (DDT) y en la cosecha. Para ello se tomaron dos muestras en cada parcela elemental, mezclando el suelo de cada capa, a 0-15, 15-30, 30-60 y 60-90 cm de profundidad. Se realizó una extracción con KCl 1M y se analizó el contenido en nitrato y amonio con el autoanalizador AA3 de AxFlow. A los 28, 49 y 63 DDT y en la cosecha, se determinó el peso fresco, el peso seco, el Ntotal y el N-NO3- en hojas y pellas de cinco plantas por parcela elemental. El N total se analizó por el método Kjeldhal (AOAC, 1990) y para analizar el contenido en nitrato, se realizó una extracción con Al2(SO4)3·18H2O al 0,025 M y se midió la concentración de nitrato con el método del electrodo de ión selectivo (Jones y Case, 1990; Miller, 1998). La tasa de mineralización se determinó aproximadamente cada quince días. Para ello se utilizaron tubos de PVC de 0,25 m de longitud en cuyo extremo distal había instalado un filtro de resinas para recoger el nitrato lixiviado (DiStefano y Gholz, 1986). Se insertó un tubo en cada parcela elemental manteniendo el suelo inalterado. La mineralización neta en cada tubo se calculó como la diferencia entre el contenido de Nmin final e inicial más el nitrógeno retenido en las resinas. Desde finales de septiembre hasta final de cosecha se produjeron episodios de drenaje por debajo de 0,6 m debido a eventos de lluvias (datos no mostrados). Se calculó el lixiviado de N-NO3-a partir de un balance de agua y de la concentración media de N-NO3- entre las capas de 30-60 y 60-90 cm. La eficiencia en el uso del nitrógeno (EUN) se calculó como la relación entre la producción comercial y nitrógeno disponible (N mineral inicial + N aplicado + N mineralizado) (Moll et al.,1982). La cosecha se realizó entre 66 y 84 DDT. En una subparcela de 9 m2 se recogieron todas las plantas. En cada una de ellas se determinó su peso total, el peso de la inflorescencia con y sin las hojas basales. Se consideraron como comerciales todas las pellas de calidad Extra o Primera y un diámetro superior a 11 cm. (CEE, 1998). El análisis estadístico de los resultados, ANOVA y pruebas de Student y Tukey se han realizado utilizando el programa SYSTAT®12.

Resultados y Discusión La producción comercial media de los tratamientos con fertilizante nitrogenado (más de 224 kg N disponible) fue de 23 t/ha, con una extracción media de 229 kg N/ha y se encuentra en el rango descrito en la revisión de Everaarts (1993). En el tratamiento T1, con 124 kg N disponible, se obtuvo un producción y una extracción de nitrógeno significativamente menor (Figura 1 y Tabla 3). La menor producción, ha sido debida al menor número de inflorescencias de tamaño comercial y a su menor peso medio (0,6 kg), que en las pellas de los tratamientos T2, T3 y T4 ha sido de 1 kg.

P comercial (kg/ha)

30.000

25.000

20.000 15.000

10.000 5.000 T1

Figura 1. Producción comercial de coliflor (kg/ha) en los diferentes tratamientos. Letras diferentes indican diferencias significativas (p 0,05) en una prueba de Tukey.

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El contenido de nitrógeno en las hojas e inflorescencias de coliflor ha disminuido en todos los tratamientos durante el cultivo (Figura 2). El 1 de octubre, cuando se inicia la formación de las inflorescencias, el contenido medio de nitrógeno total en los tratamientos T2, T3 y T4 es del 4,8%, significativamente superior al 3,9% del tratamiento T1. Para la cantidad de biomasa en esta fecha, el modelo propuesto por Kage et al. (2002) indica una concentración de nitrógeno crítico del 4,5%. Quince días después, al inicio de la cosecha las concentraciones observadas fueron del 3,9%, promedio de hojas y pellas observado en los tratamientos T2, T3 y T4, significativamente superior al 2,4% observado en el tratamiento T1. La concentración de nitrógeno crítico para este momento, según el modelo de Kage et al. (2002) es del 4,2%. Por tanto, solamente el tratamiento T1 ha tenido concentraciones de nitrógeno por debajo de los valores de nitrógeno crítico y ello justificaría los menores valores de producción comercial obtenidos. 6

6 A) Hojas

4 3

IFI

4 3 2

2 T1

1 8-9

B) Pellas

5 Ntotal (%)

Ntotal (%)

18-9

28-9

8-10

18-10

28-10

1 8-10

18-10

28-10

Fecha

Figura 2. Concentración de nitrógeno, N total (%) en hojas (a) y pellas (b) de coliflor en los diferentes tratamientos. IFI: Inicio de formación de las inflorescencias.

El contenido de Nmin inicial en el perfil del suelo hasta 0,6 m de profundidad estuvo comprendido entre 93 y 128 kg/ha (Figura 3A). Cuando se inicia la formación de las pellas, dieciocho días después de la fertilización de cobertera, el contenido en Nmin ha disminuido un 75% en el T1, un 23% en T2 y T3 y ha aumentado un 10% en T4 (Figura 3B). Al finalizar la recolección el Nmin ha disminuido en todos los tratamientos, alcanzando valores entre 6 y 73 kg/ha en los tratamientos T1 y T4 (Tabla 3). El horizonte superficial parece casi agotado y se observa una mayor acumulación de nitrógeno en la capa de 60-90 cm, respecto a la fecha anterior, y que alcanza un 33% de incremento en T4 (Figura 3C). 200

0-15 30-60

kg N/ha

160

15-30 60-90

120 80 40 0 T1

Figura 3. Contenido de Nmin en el suelo (kg N/ha) a 0-15, 15-30, 30-60 y 60-90 cm de profundidad en el momento de la plantación (A), el 1 de octubre, inicio de la formación de las inflorescencias (B) y el 29 de octubre, finalizando la recolección (C).

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El lixiviado de nitrato por debajo de la zona radicular (Figura 4) se produjo principalmente al final del cultivo con las lluvias de otoño, que provocaron un drenaje de 47 mm, y aunque no se observaron diferencias significativas, sus valores estuvieron relacionados con la cantidad de nitrato en la capa más profunda (0,6-0,9 m) (Figura 3). 60

mg N/kg suelo seco

kg N/ha

50 40 30 20 10

25 20 15 10 5 0

0 T1 T2 T3 T4 Figura 4. Nitrógeno lixiviado (kg N/ha) por debajo de 0,6 m desde el 28 de septiembre hasta el final de la cosecha en los diferentes tratamientos.

T1 T2 T3 T4 Figura 5. Nitrógeno mineralizado (mg N/kg suelo seco) en la capa superior de 0,2 m desde trasplante hasta la cosecha (77 días).

La tasa de mineralización, en el horizonte superior del suelo de 0,2 m, alcanzó un valor medio de 0,14 mg N/kg suelo seco y día, no observándose diferencias significativas entre los tratamientos (Figura 5). Este valor representa 41 kgN/ha para el período de cultivo en la capa superficial de suelo hasta 0,3 m (Tabla 3). El balance en el T1 indica que esta mineralización es mayor y tendría un valor mínimo de 58 kg N/ha durante el cultivo, lo que indicaría que la mineralización se produce hasta una mayor profundidad. El mayor valor de Nminer observado en el tratamiento T4, podría deberse a una sobrestimación del N lixiviado, medido por la cantidad de nitrato retenido por las resinas, ocasionado por movimientos de ascenso capilar de nitrógeno (Figura 5 y Tabla 3). Tabla 3. Balance de nitrógeno (kg/ha) hasta 0,6 m de profundidad. Nmin ini1

Nfert2

Nminer3

Nmin fin4

Nlix6

Ncos5

Balance

kgN/ha b

kg/kgN

93,0±5,2

30,8±11,6

6,0±0,5

102,2±11,5

34,3±17,9

20,9±4,8b

120,6±11,1

149

31,1±13,9

36,0±12,7ab

256,0±16,7

128,3±15,5

194

69,5±27,2

73,3±12,4a

241,5±34,5

EUN7

23,6±9,9

-27,2±14,1

89,2±8,1a

23,0±2,6

-10,3±37,5

99,5±8,7a

28,9±4,5

-20,2±30,4

86,3±7,2a

48,5±7,3

28,5±23,5 ns

55,9±2,5b

121,4±12,2 189,9±15,0

1) N mineral inicial. 2) N aplicado como fertilizante. 3) N mineralizado de 0 a 0,3 m.. 4) N mineral final. 5) N extraído en cosecha. 6) N lixiviado del 28/09 hasta cosecha. 7) Eficiencia en el uso del N: kg de cosecha comercial por kg de N disponible. Significación: ** (p 0,01); ns: no significativo. Letras diferentes en la misma columna indican diferencias significativas (p 0,05) en una prueba de Tukey.

Los resultados del balance de nitrógeno indican que el cultivo ha sido capaz de absorber la práctica totalidad del nitrógeno disponible en cada tratamiento. En el caso del tratamiento T1, este nitrógeno no ha sido suficiente para cubrir sus necesidades presentando una menor extracción y un menor Nmin al finalizar el cultivo. El balance en el tratamiento T4 podría indicar mayores pérdidas por volatilización del nitrógeno aplicado como fertilizante, habituales en suelos con pH mayor que siete, en los que se aplica nitrosulfato amónico (Meisinger y Randall, 1991) lo que también ha provocado una menor EUN en este tratamiento.

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Conclusiones Este trabajo confirma la utilidad del método Nmin y la importancia de la mineralización para la recomendación de abonado. Se han requerido 224 kg N/ha disponible para alcanzar una cosecha comercial adecuada de 23 t/ha, de los cuales al menos el 18% procedía de la mineralización. También se ha confirmado que un exceso de fertilizante puede conducir a unas pérdidas elevadas del mismo, disminuyendo la eficiencia del uso del nitrógeno disponible.

Agradecimientos Este trabajo está financiado por el proyecto INIA RTA2011-00136.

Bibliografía Allen, R.G., L.S., Pereira, D. Raes y M. Smith. (1998). Crop evapotranspiration. Guidelines for computing crop water requirements. FAO Irrigation and drainage Paper 56. Roma. 300 pp. AOAC (1990). Official methods of analysis. 15th Ed. Harwitte W. (Ed), pp. 127-129. Association of official analytical chemist. Washington (EEUU). Bouwman, A.F., and Boumans, L.J.M. (2002). Emissions of N2O and NO from fertilized fields: Summary of available measurement data. Global Biogeochem. Cycles 16, 1-13. CEE (1998). Reglamento (CE) nº 963/98. Normas de comercialización aplicables a las coliflores y alcachofas. Diario Oficial de la Unión Europea num. 6 de 8 de mayo de 1998. DiStefano, J.F., and Gholz, H.L. (1986). A proposed use of ion exchange resins to measure nitrogen mineralization and nitrification in intact soil cores. Comm. in Soil Sci. Plant Anal. 17, 989-998. Everaarts, A.P. (1993). General and quantitative aspects of nitrogen fertilizer use in the cultivation of Brassica vegetables. Acta Horticulturae 339, 149-160. Feller, C., and Fink, M. (2002). N-min target values for field vegetables. Acta Horticulturae 571, 195-201. Hartz, T.K. (2003). The assessment of soil and crop nutrien status in the development of efficient fertilizer recommendations. Acta Horticulturae 627, 231-240. Hartz, T.K. (2006). Vegetable production best management practices to minimize nutrient loss. Horttechnology 16, 398-403. Jones, J.B., Jr., and Case, V.W. (1990). Sampling, handling and analyzing plant tissue samples. pp. 389 – 427. En: Westerman, R.L. (Ed.). Soil Testing and Plant Analysis. Third Edition. Soil Science Society of America BookSeries, Number 3. Madison, Wisconsin, USA. Kage, H., Alt, C., and Stützel, H. (2002). Nitrogen concentration of cauliflower organs as determined by organ size, N supply, and radiation environment. Plant and Soil 246, 201-209. Krusekopf, H.H., Mitchell, J.P., Hartz, T.K., May, D.M., Miyao, E.M., and Cahn, M.D. (2002). Pre-sidedress soil nitrate testing identifies processing tomato fields not requiring sidedress fertilizer N. HortScience 37, 520-524. Meisinger, J.J., and Randall, G.W. (1991). Estimating nitrogen budgets for soil-crop systems. En: R.F. Follet, D.R. Keeney and R.M. Cruse (eds.) Managing nitrogen for groundwater quality and farm profitability. SSSA Madison, WI. pp: 85-124. Miller, R.O. (1998). Extractable nitrate in plant tissue; ion-selective electrode method. p. 85-88. En Kalra, Y.P. (Ed). Handbook of reference methods for plant analysis. 287 pp. Soil and plant analysis council, Inc. Philadelphia. Moll, R.H., Kamprath, E. J., and Jackson, W.A. (1982). Analysis and interpretation of factors which contribute to efficiency of nitrogen utilization. Agronomy J. 74, 562-564. Ramos, C., Agut, A., and Lidón, A.L. (2002). Nitrate leaching in important crops of the Valencian Community region (Spain). Environ. Pollut. 118, 215-223. Schenk, M.K. (2006). Nutrient efficiency of vegetable crops. Acta Horticulturae. 700, 21-33. Soil Survey Staff. (2006). Keys to Soil Taxonomy. 10th ed. U.S. Department of Agriculture. Natural Resources Conservation Service. 332 pp. Vázquez, N., Pardo, A., Suso M.L., and Quemada, M. (2006). Drainage and nitrate leaching under processing tomato growth with drip irrigation and plastic mulching. Agriculture, Ecosystems and Environment 112, 313-323.

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