Spatial variability of leaf wetness duration in cotton, coffee and banana crop canopies

Despite the importance of leaf wetness duration for plant disease epidemiology, there has been little attention paid to research on how its variability relates to different cropping situations. The objective of this study was to evaluate the spatial variability of leaf wetness duration (LWD) in three crops, comparing these measurements with turfgrass LWD, obtained in a standard weather station. LWD was measured by electronic sensors in three crops with different canopy structures and leaf area: cotton, coffee and banana. For the cotton crop, cylindrical sensors were deployed at the lower third and on the top of the canopy, facing southwest. For the coffee crop, flat plate sensors were installed in the lower third of the canopy facing northeast and southwest; in the middle third facing northeast and southwest; and inside and on the top of the canopy. For the banana canopy, cylindrical sensors were used to measure LWD in the lower third of the canopy and in the upper third of the plant. Turfgrass LWD was simultaneously measured in a nearby standard weather station. The LWD showed different patterns of variation in the three crop canopies. For coffee plants, the longest LWD was found in the lower portions of the canopy; for the banana crop, the upper third of the canopy showed the longest LWD; whereas for the cotton crop no difference was observed between the top and lower third of the canopy. Turfgrass LWD presented a good relationship with LWD measured on the top or in the upper third of the crops. Thus, the estimate of crop LWD can be perfomed based on turfgrass LWD, this being a useful tool for plant disease management purposes for crops in which the longer LWD occurs at the upper canopy portion.Apesar da importância da duração do período de molhamento para a epidemiologia de doenças de plantas, pouca atenção tem sido dada à sua variabilidade em diferentes posições da cultura. O objetivo deste estudo foi avaliar a variabilidade espacial da duração do período de molhamento (DPM) em três culturas, comparando-se as medidas obtidas com a DPM medida sobre gramado em um posto meteorológico padrão. A DPM foi medida por sensores eletrônicos em três culturas com diferentes estruturas de dosséis e áreas foliares: algodão, café e banana. Na cultura do algodão, os sensores cilídricos foram instalados no terço médio e no topo do dossel voltados para o sudoeste. Na cultura do café, sensores de placa foram instalados no terço inferior do dossel voltados para nordeste e sudoeste; no terço médio também voltados para nordeste e sudoeste; no interior e no topo do dossel. Na cultura da banana, sensores cilíndricos foram instalados nos terços inferior e superior da planta. A DPM sobre gramado foi simultaneamente medida em um posto meteorológico próximo às culturas. A DPM exibiu diferentes padrões de variação nas três culturas. Para o cafeeiro, a DPM mais longa foi observada nas partes mais baixas da planta; para a bananeira, o terço superior foi o que apresentou a maior DPM; enquanto que para a cultura do algodão não houve diferença entre o topo e o interior do dossel. A DPM medida sobre gramado apresentou boa correlação com a DPM medida no topo ou no terço superior das culturas. Dessa forma, pode-se estimar a DPM nas culturas a partir da DPM do gramado, sendo esta uma ferramenta muito útil para o manejo de doenças de plantas em culturas onde a DPM mais longa ocorre nas porções superiores do dossel

Variabilidade espacial da duração do período de molhamento foliar nas culturas do algodão, do café e da banana

Despite the importance of leaf wetness duration for plant disease epidemiology, there has been little attention paid to research on how its variability relates to different cropping situations. The objective of this study was to evaluate the spatial variability of leaf wetness duration (LWD) in three crops, comparing these measurements with turfgrass LWD, obtained in a standard weather station. LWD was measured by electronic sensors in three crops with different canopy structures and leaf area: cotton, coffee and banana. For the cotton crop, cylindrical sensors were deployed at the lower third and on the top of the canopy, facing southwest. For the coffee crop, flat plate sensors were installed in the lower third of the canopy facing northeast and southwest; in the middle third facing northeast and southwest; and inside and on the top of the canopy. For the banana canopy, cylindrical sensors were used to measure LWD in the lower third of the canopy and in the upper third of the plant. Turfgrass LWD was simultaneously measured in a nearby standard weather station. The LWD showed different patterns of variation in the three crop canopies. For coffee plants, the longest LWD was found in the lower portions of the canopy; for the banana crop, the upper third of the canopy showed the longest LWD; whereas for the cotton crop no difference was observed between the top and lower third of the canopy. Turfgrass LWD presented a good relationship with LWD measured on the top or in the upper third of the crops. Thus, the estimate of crop LWD can be perfomed based on turfgrass LWD, this being a useful tool for plant disease management purposes for crops in which the longer LWD occurs at the upper canopy portion.Apesar da importância da duração do período de molhamento para a epidemiologia de doenças de plantas, pouca atenção tem sido dada à sua variabilidade em diferentes posições da cultura. O objetivo deste estudo foi avaliar a variabilidade espacial da duração do período de molhamento (DPM) em três culturas, comparando-se as medidas obtidas com a DPM medida sobre gramado em um posto meteorológico padrão. A DPM foi medida por sensores eletrônicos em três culturas com diferentes estruturas de dosséis e áreas foliares: algodão, café e banana. Na cultura do algodão, os sensores cilídricos foram instalados no terço médio e no topo do dossel voltados para o sudoeste. Na cultura do café, sensores de placa foram instalados no terço inferior do dossel voltados para nordeste e sudoeste; no terço médio também voltados para nordeste e sudoeste; no interior e no topo do dossel. Na cultura da banana, sensores cilíndricos foram instalados nos terços inferior e superior da planta. A DPM sobre gramado foi simultaneamente medida em um posto meteorológico próximo às culturas. A DPM exibiu diferentes padrões de variação nas três culturas. Para o cafeeiro, a DPM mais longa foi observada nas partes mais baixas da planta; para a bananeira, o terço superior foi o que apresentou a maior DPM; enquanto que para a cultura do algodão não houve diferença entre o topo e o interior do dossel. A DPM medida sobre gramado apresentou boa correlação com a DPM medida no topo ou no terço superior das culturas. Dessa forma, pode-se estimar a DPM nas culturas a partir da DPM do gramado, sendo esta uma ferramenta muito útil para o manejo de doenças de plantas em culturas onde a DPM mais longa ocorre nas porções superiores do dossel

Modelagem da produtividade de milho no Brasil em função das condições meteorológicas e do nível tecnológico

The objective of this work was to develop and evaluate a method for estimating corn yield using a minimum number of parameters and limited information about crop management. The proposed method estimates potential and attainable yields based on the technological level of the production systems and on relatively simple agrometeorological models. Corn yield was estimated for the crop seasons from 2000/2001 to 2007/2008, considering several locations and regions in Brazil, and was compared with the actual yield data from official surveys. There was a high correlation between the estimated and observed yield (0.76≤R2<0.92; p<0.01), with model efficiency (E1’) ranging from 0.45 to 0.73; mean relative error (MRE) between -0.9 and 2.4%; and mean absolute error (MAE) of less than 70 kg ha-1, depending on the technological level adopted. Based on these results, the proposed yield model can be recommended to forecast yields all over the country, contributing to make this process more precise and accurate.O objetivo deste trabalho foi desenvolver e avaliar um método para estimar a produtividade de milho com uso de um número mínimo de parâmetros e de informações limitadas sobre o manejo da cultura. O método proposto estima rendimentos potenciais e atingíveis com base no nível tecnológico dos sistemas de produção e em modelos agrometeorológicos relativamente simples. A produtividade de milho foi estimada para as safras de 2000/2001 a 2007/2008, tendo-se considerado vários locais e regiões do Brasil, e comparada aos dados de produção reais de levantamentos oficiais. A produtividade estimada apresentou alta correlação com a observada (0,76≤R2<0,92; p<0,01), com eficiência do modelo (E1’) entre 0,45 e 0,73; erro médio relativo (MRE) entre -0,9 e 2,4%; e erro médio absoluto (MAE) inferior a 70 kg ha-1, de acordo com o nível tecnológico considerado. Com base nestes resultados, este modelo pode ser recomendado para estimativas de produtividade em todo o País, e contribuir para tornar este processo mais preciso e exato

Obtenção de dados meteorológicos para sistemas de alerta fitossanitário: o caso da duração do período de molhamento foliar

Disease-warning systems are decision support tools designed to help growers determine when to apply control measures to suppress crop diseases. Weather data are nearly ubiquitous inputs to warning systems. This contribution reviews ways in which weather data are gathered for use as inputs to disease-warning systems, and the associated logistical challenges. Grower-operated weather monitoring is contrasted with obtaining data from networks of weather stations, and the advantages and disadvantages of measuring vs. estimating weather data are discussed. Special emphasis is given to leaf wetness duration (LWD), not only because LWD data are inputs to many disease-warning systems but also because accurate data are uniquely challenging to obtain. It is concluded that there is no single best method to acquire weather data for use in disease-warning systems; instead, local, regional, and national circumstances are likely to influence which strategy is most successful.Os sistemas de alerta fitossanitário são ferramentas de suporte à decisão desenvolvidos para ajudar os agricultures a determinar o melhor momento da aplicação das medidas de controle para combater as doenças de plantas. As variáveis meteorológicas são dados de entrada quase que obrigatórios desses sistemas. Este trabalho apresenta uma revisão sobre os meios pelos quais as variáveis meteorológicas são coletadas para serem usadas como dados de entrada em sistemas de alerta fitossanitário e sobre os desafios associados à logística de obtenção desses dados. Essa revisão compara o monitoramento meteorológico ao nível do produtor, nas propriedades agrícolas, com aquele feito ao nível de redes de estações meteorológicas, assim como discute as vantagens e desvantagens entre medir e estimar tais variáveis meteorológicas. Especial ênfase é dada à duração do período de molhamento foliar (DPM), não somente pela sua importância como dado de entrada em diversos sistemas de alerta fitossanitário, mas também pelo desafio de se obter dados acurados dessa variável. Pode-se concluir, após ampla discussão do assunto, que não há um método único e melhor para se obter os dados meteorológicos para uso em sistemas de alerta fitossanitário; por outro lado, as circunstâncias a nível local, regional e nacional provavelmente influenciam a estratégia de maior sucesso

Microclimate and ocurrence of ramulose in different cotton plant population densities.

Com o objetivo de avaliar o microclima e a ocorrência de ramulose (Colletotrichum gossypii South. var. cephalosporioides Costa) em diferentes densidades populacionais do algodoeiro (Gossypium hirsutum L. var. latifolium Hutch.), foi conduzido um experimento com as cultivares IAC 23 e Coodetec 401, em espaçamento de 0,9 m entre linhas e com 5, 10 e 15 plantas por metro na linha de plantio, perfazendo um total de seis tratamentos, subdivididos em parcelas inoculadas e não inoculadas com o fungo. A temperatura do ar medida na altura do terço superior da cultura apresentou diferença significativa em relação à medida a 2m do solo, na estação meteorológica, mas, não significativa entre as diferentes densidades. A umidade relativa foi maior quanto maior a densidade da cultura e significativamente menor na estação meteorológica. Porém, essa diferença ocorreu na fase inicial da cultura pois, a partir de um determinado grau de desenvolvimento, as diferenças entre densidades se minimizaram. A duração do período de molhamento (DPM) ocorreu de modo análogo à umidade relativa, porém com diferenças proporcionalmente maiores entre as densidades. Aos 30 dias após emergência (DAE), a DPM foi, em média, de 9,4, 10,2 e 11,7h, respectivamente, nas densidades de 5, 10 e 15 plantas por metro. Aos 45 DAE, a DPM foi de 11,2, 12,3 e 13,6h, nas mesmas densidades, respectivamente. Houve grande diferença de intensidade de doença entre as duas cultivares mas, não houve diferenças entre as três densidades, mesmo ocorrendo diferenças significativas entre os microclimas. Atribuiu-se a isso as condições macroclimáticas amplamente favoráveis ao patógeno, no decorrer do experimento. A área sob a curva de progresso da doença (AUDPC) nas parcelas inoculadas foi, em média, de 108 unidades na cultivar IAC 23 e 238 unidades na Coodetec 401. Nas não inoculadas, a AUDPC foi de 52 e 61 unidades, respectivamente. A duração da área foliar (DAF) entre 0 e 150 DAE, nas densidades de 5, 10 e 15 plantas por metro foi, respectivamente de 351, 502 e 645 IAF.dia na cultivar IAC 23, sem diferença entre parcelas inoculadas e não inoculadas. Na cultivar Coodetec 401, a DAF foi de 276, 482 e 606 IAF.dia nas parcelas não inoculadas, com redução de 8%, 22% e 20% nas parcelas inoculadas. Praticamente não houve diferença de rendimento de algodão em caroço entre as densidades. Na cultivar IAC 23 o rendimento foi de 0,42 Kg.m -2 nas parcelas não inoculadas e de 0,36 Kg.m -2 nas inoculadas. Na cultivar Coodetec 401, o rendimento foi de 0,44 Kg.m -2 nas parcelas não inoculadas e de 0,24 Kg.m -2 nas inoculadas. Com o monitoramento microclimático foi possível identificar um período bastante favorável à ocorrência da infecção, o qual precedeu um explosivo aumento de incidência da doença, próximo aos 87 DAE, que se caracterizou por um período com temperaturas noturnas menores, que 14ºC - o que aumenta o grau de predisposição do algodoeiro às doenças - seguido de dias com elevada umidade relativa do ar e DPM.With the goal of evaluating the microclimate and the occurrence of ramulose (Colletotrichum gossypii South. var. cephalosporioides Costa) in cotton (Gossypium hirsutum L. var. latifolium Hutch.) crop with different population densities, it was conducted an experiment with the genotypes IAC 23 and Coodetec 401, in the spacing of 0.9m between lines and with 5, 10 and 15 plants per meter in the planting line, performing a total of six treatments, subdivided in areas, inoculated and not inoculated with the pathogen. The air temperature, measured within the crop canopy was significantly different from the measure obtained at 2m in a weather station but it was not significantly different among densities. The relative humidity increased with the crop density and was larger at the crop level than at the weather station. However, the difference among densities occurred in the initial phase of development, being minimized with the crop growth. The wetness period presented variation similar to the relative humidity, however, with larger differences between densities. At 30 days after emergence of seedlings (DAE), wetness period was 9.4, 10.2 and 11.7h, respectively, in the densities of 5, 10 and 15 plants per meter. At 45 DAE, wetness period was 11.2, 12.3 and 13.6h, at the same densities, respectively. There was huge difference of disease intensity between genotypes but there was no difference between the three densities, even occurring significant differences in the microclimate. This was attributed to the macroclimatic conditions which were widely favorable to the pathogen during the experiment period. The area under disease progress curve (AUDPC) in the inoculated areas was, on the average, 108 units in the genotype IAC 23 and 238 units in Coodetec 401. In the not inoculated areas, it was 52 and 61 units, respectively. The duration of the leaf area (DAF) between 0 and 150 DAE, in the densities of 5, 10 and 15 plants per meter was, respectively, 351, 502 and 645 LAI.day in the genotype IAC 23, without difference between inoculated and not inoculated areas. In the genotype Coodetec 401, DAF was 276, 482 and 606 LAI.day in the not inoculated areas, occurring reduction of 8%, 22% and 20% in the inoculated ones. There was no difference in the cotton yield between densities. In the genotype IAC 23 the yield was 0.42Kg.m -2 in the not inoculated areas and 0.36Kg.m -2 in the inoculated ones. In the genotype Coodetec 401, the yield was 0.44Kg.m -2 in the not inoculated areas and 0.24 Kg.m -2 in the inoculated. With the daily evaluation of the microclimate conditions it was possible to identify a favorable period to the pathogen infection, which preceded an explosive increase of the disease incidence, near to 87 DAE, which was characterized for a period with smaller nocturnal temperatures, under 14ºC - what increases the predisposition degree of the cotton to diseases - followed by days with high air relative humidity and wetness period

Favorability index applied to ramulosis (Coletotrichum gossypii pv. cephalosporioides) and angular leaf spot (Xanthomonas axonopodis pv. malvacearum) diseases on cotton crop

Colletotrichum gossypii var. cephalosporioides, fungo causador da ramulose do algodoerio, é ocorre disperso em quase todo Brasil. Sem um eficiente esquema de aplicação de fungicidas, a ramulose pode provocar severos danos. Outra importante doença para o algodoeiro, em muitas regiões do mundo, é a mancha angular, causada por Xanthomonas axonopodis pv. malvacearum. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um índice de favorabilidade baseado em variáveis meteorológicas para estimar a ocorrência da ramulose e da mancha angular (MA) do algodoeiro. O período de incubação, a freqüência de infecção e a severidade das doenças foram avaliados em câmaras de crescimento mantidas a 15, 20, 25 e 30&#176;C e com períodos de câmara úmida de 0, 2, 4, 8, 16, 32, e 64 horas após inoculação com suspensão inóculo de 105 conídios mL-1 e 106 IFC mL-1. Severidade da doença. Severidade (MA) e número de lesões por área (Ramulose) foram modelados como função da duração do período de molhamento (DPM) e da temperatura (T). Em experimentos de campo em Piracicaba, SP, parcelas de algodão foram inoculadas com ramulose e mancha angular, separadamente, a fim de se avaliar semanalmente o progresso das doenças ao longo do tempo. Os dados de temperatura do ar e molhamento foliar no campo foram utilizados no modelo obtido com os resultados de câmaras de crescimento e assim calcular o índice de favorabilidade. As variáveis meteorológicas radiação solar, T, umidade relativa do ar, DPM, chuva e velocidade do vento foram avaliadas como possíveis variáveis explanatórias às taxas de crescimento da doença no campo. Testou-se também, como variável explanatória, o índice de favorabilidade (0,0<IF<1,0), calculado com os modelos de superfície utilizando os dados de T e DPM, obtidos dos experimentos de campo. Em câmaras de crescimento, a temperatura ótima foi de 27&#176;C para ramulose e 22&#176;C para mancha angular, com período de incubação de 10 dias para ramulose e entre 5 e 6 dias para mancha angular. A máxima severidade de ramulose ocorreu entre 25 e 30&#176;C e a máxima severidade de ALS ocorreu entre 20 e 25&#176;C. A severidade de ambas diminui rapidamente em temperaturas maiores ou menores que nessa faixa. A severidade de ramulose aumentou no intervalo de 4 até 32 horas de molhamento enquanto que ocorreu o mesmo com ALS no intervalo de 0 a 8 horas de molhamento. A severidade de ambas foi melhor ajustada por um modelo exponencial logarítmico em função do molhamento que, pela substituição dos parâmetros por funções de temperatura, descreveu a superfície de resposta com elevada precisão e exatidão. No campo, a taxa de crescimento da ramulose foi melhor relacionada ao índice de favorabilidade e à chuva, por regressão não linear, com coeficientes de determinação de 0,89 e 0,91, respectivamente. A taxa de crescimento da mancha angular apresentou razoável relação linear com as variáveis temperatura durante o período de molhamento e vento máximo, com R2 de 0,75 e 0,84 respectivamente.Colletotrichum gossypii var. cephalosporioides, the fungus that causes ramulosis in cotton crops, is widespread in Brazil. Without an efficient fungicide schedule, ramulosis disease could provoke severe yield losses on cotton. Other important disease to cotton crop in several regions of the world is the bacterial blight also known as angular leaf spot (ALS), caused by Xanthomonas axonopodis pv. malvacearum. The objective of this work was develop a weather based favorability index to each of this diseases. The incubation period, the infection frequency and the severity of both diseases were evaluated in growth-chamber experiments, incubated at 15, 20, 25, 30, and 35&#176;C while exposed to wetness periods of 0, 2, 4, 8, 16, 32 and 64 h after inoculation with 105 conidium mL-1 and 106 CFU mL-1. Disease severity (ALS) and number of lesions per leaf area (ramulosis), was modeled as a function of leaf wetness duration (LWD) and temperature (T). At the field experiments in Piracicaba, cotton plots were inoculated with both pathogens separately, and disease severity was evaluated weekly. LWD and T data from the field trials were used as input to the model from growth chambers results and output the disease favorability index. Weather variables as solar radiation, temperature, relative humidity, wetness duration, rain, and wind speed were also evaluated as possible explanatory variables to the disease growth rate in the field. Was also tested the favorability index (0.0<FI<1.0), as explanatory variable, calculated with the surface models using T and LWD from the field. In growth chambers, the optimum temperature for ramulosis was 27&#176;C and 22&#176;C for ALS and incubation of 10 days to ramulosis and 5 to 6 days do ALS. Maximum ramulosis severity occurred from 20 to 30&#176; C, and between 20 and 25&#176;C to bacterial blight, and both decreased sharply at warmer or cooler temperatures. Ramulosis severity increased as wetness periods were increased from 4 to 32 h. Bacterial blight severity increased from 0 to 8 h of wetness period. The severity of both diseases, were best fitted by a logarithmic exponential model as function of LWD which, by the substitution of parameters for temperature functions, described the surface response with high precision and accuracy, even being a very flexible model. In the field, ramulosis growth rate was strongly correlated with values of the disease favorability index and rainfall with R2=0.89 and R2=0.91, respectively. Bacterial blight growth rate had best linear correlation to temperature during the wetness period and maximum wind with R2=0.75 and R2=0.84, respectively

Rice yield estimation based on weather conditions and on technological level of production systems in Brazil Estimativa da produtividade de arroz baseada em condições meteorológicas e no nível tecnológico dos sistemas de produção no Brasil

The objective of this work was to evaluate an estimation system for rice yield in Brazil, based on simple agrometeorological models and on the technological level of production systems. This estimation system incorporates the conceptual basis proposed by Doorenbos & Kassam for potential and attainable yields with empirical adjusts for maximum yield and crop sensitivity to water deficit, considering five categories of rice yield. Rice yield was estimated from 2000/2001 to 2007/2008, and compared to IBGE yield data. Regression analyses between model estimates and data from IBGE surveys resulted in significant coefficients of determination, with less dispersion in the South than in the North and Northeast regions of the country. Index of model efficiency (E1') ranged from 0.01 in the lower yield classes to 0.45 in higher ones, and mean absolute error ranged from 58 to 250 kg ha&#8209;1, respectively.<br>O objetivo deste trabalho foi avaliar um sistema de estimativa de produtividade da cultura do arroz no Brasil, com base em modelos agrometeorológicos simples e no nível tecnológico dos sistemas produtivos. Este sistema de estimativa incorpora as bases conceituais propostas por Doorenbos & Kassam para produtividades potenciais e alcançáveis com ajustes empíricos para produtividade máxima e sensibilidade da cultura à deficiência hídrica, considerando-se cinco classes de produtividade de arroz. A produtividade de arroz foi estimada de 2000/2001 a 2007/2008 e comparada aos dados do IBGE. Análises de regressão entre as estimativas do modelo e dados do IBGE resultaram em coeficientes de determinação significativos, com menor dispersão na região Sul do que nas regiões Norte e Nordeste do país. O índice de eficiência do modelo (E1') variou de 0,01, nas classes de menor produtividade, a 0,45 nas classes de maior produtividade, e o erro médio absoluto variou de 58 a 250 kg ha&#8209;1, respectivamente