Evaluation of farmers' wheat production technical efficiency based on income increasing / Avaliação da eficiência técnica da produção de trigo dos agricultores com base no aumento da renda

ABSTRACT: Based on the goal of income increasing, this research uses the DEA-BCC model under the input and the output orientation to estimate the differences and changes in the technical efficiency of wheat production by farmers of different scales based on the survey data of 1669 farmers' wheat production from China's main wheat-producing regions. Results showed that there are significant differences in the technical efficiency of farmer's wheat production and the optimal scale of efficiency under the input and the output orientation. The relationship between farmers' planting scale and efficiency is characterized by U-shaped curves and inverted U-shaped curves respectively. The wheat production technical efficiency of farmers in most major grain production areas is in a DEA ineffective state, and agricultural technical efficiency needs to be improved.

RESUMO: Com base no objetivo de aumentar a renda, esta pesquisa utiliza o modelo DEA-BCC sob a orientação input e output para estimar as diferenças e mudanças na eficiência técnica da produção de trigo por agricultores de diferentes escalas, com base nos dados do levantamento da produção de trigo de 1669 de agricultores das principais regiões produtoras de trigo da China. Os resultados mostram que existem diferenças significativas na eficiência técnica da produção de trigo do agricultor e na escala ótima de eficiência sob a orientação de insumo e saída. A relação entre escala de plantio e eficiência dos agricultores é caracterizada por curvas em U e curvas em U invertidas respectivamente. A eficiência técnica da produção de trigo dos agricultores na maioria das principais áreas de produção de grãos está em um estado ineficaz DEA, e a eficiência técnica agrícola precisa ser melhorada.

Evaluation of farmers' wheat production technical efficiency based on income increasing / Avaliação da eficiência técnica da produção de trigo dos agricultores com base no aumento da renda

Based on the goal of income increasing, this research uses the DEA-BCC model under the input and the output orientation to estimate the differences and changes in the technical efficiency of wheat production by farmers of different scales based on the survey data of 1669 farmers' wheat production from China's main wheat-producing regions. Results showed that there are significant differences in the technical efficiency of farmer's wheat production and the optimal scale of efficiency under the input and the output orientation. The relationship between farmers' planting scale and efficiency is characterized by U-shaped curves and inverted U-shaped curves respectively. The wheat production technical efficiency of farmers in most major grain production areas is in a DEA ineffective state, and agricultural technical efficiency needs to be improved.

Com base no objetivo de aumentar a renda, esta pesquisa utiliza o modelo DEA-BCC sob a orientação input e output para estimar as diferenças e mudanças na eficiência técnica da produção de trigo por agricultores de diferentes escalas, com base nos dados do levantamento da produção de trigo de 1669 de agricultores das principais regiões produtoras de trigo da China. Os resultados mostram que existem diferenças significativas na eficiência técnica da produção de trigo do agricultor e na escala ótima de eficiência sob a orientação de insumo e saída. A relação entre escala de plantio e eficiência dos agricultores é caracterizada por curvas em U e curvas em U invertidas respectivamente. A eficiência técnica da produção de trigo dos agricultores na maioria das principais áreas de produção de grãos está em um estado ineficaz DEA, e a eficiência técnica agrícola precisa ser melhorada.

Can farmers' combined-tillage promote the agricultural production efficiency? - Evidence from land fragmentation / O plantio combinado dos agricultores pode promover a eficiência da produção agrícola? - Evidência da fragmentação da terra

ABSTRACT: With the gradual transfer of an enormous young and middle age labor force from agricultural field to non-agricultural sectors, the negative role of land fragmentation (LF), which is related to food security, is increasingly reflecting in the process of agricultural modernization. Meanwhile, the positive roles of farmers' combined-tillage in production are gradually emerging. Based on the above background, this study explained the relationship among farmers' combined-tillage, LF and agricultural production efficiency (APE). The study used survey date and the SFA-QR model to empirically investigate the effects of LF and farmers' combined-tillage on APE. Furthermore, this article analyzed the moderating effect of farmers' combined-tillage on the relationship between LF and APE. The results demonstrated that: (1) Farmers combined-tillage improves the APE significantly, especially on low and medium efficiency households; (2) LF has a negative impact on APE, especially on low and medium efficiency households; (3) Combined-tillage could alleviate the adverse effects of LF on APE. In this regard, the paper also proposed some suggestions to face the adverse effects of LF and promote farmers' combined-tillage in production.

RESUMO: Com a transferência gradual de enorme força de trabalho jovem e de meia idade do campo agrícola para os setores não agrícolas, o papel negativo da fragmentação da terra (LF), relacionada à segurança alimentar, está cada vez mais refletido no processo de modernização agrícola. Enquanto isso, os papéis positivos da lavoura combinada dos agricultores na produção estão surgindo gradualmente. Com base no histórico acima, o objetivo deste estudo é explicar a relação entre o plantio direto dos agricultores, LF e eficiência da produção agrícola (APE). O estudo usou dados do levantamento e o modelo SFA-QR para investigar empiricamente os efeitos da FL e do plantio direto dos agricultores sobre o APE. Além disso, este artigo analisou o efeito moderador do plantio combinado dos agricultores na relação entre LF e APE. Os resultados demonstram que: (1) A lavoura combinada dos agricultores melhora significativamente o APE, especialmente em domicílios de baixa e média eficiência; (2) LF tem um impacto negativo na APE, especialmente em domicílios de baixa e média eficiência; (3) A lavoura combinada pode aliviar os efeitos adversos do LF no APE. Nesse sentido, o trabalho também propõe algumas sugestões para enfrentar os efeitos adversos da FL e promover o plantio combinado dos agricultores na produção.

Can farmers' combined-tillage promote the agricultural production efficiency? - Evidence from land fragmentation / O plantio combinado dos agricultores pode promover a eficiência da produção agrícola? - Evidência da fragmentação da terra

With the gradual transfer of an enormous young and middle age labor force from agricultural field to non-agricultural sectors, the negative role of land fragmentation (LF), which is related to food security, is increasingly reflecting in the process of agricultural modernization. Meanwhile, the positive roles of farmers' combined-tillage in production are gradually emerging. Based on the above background, this study explained the relationship among farmers' combined-tillage, LF and agricultural production efficiency (APE). The study used survey date and the SFA-QR model to empirically investigate the effects of LF and farmers' combined-tillage on APE. Furthermore, this article analyzed the moderating effect of farmers' combined-tillage on the relationship between LF and APE. The results demonstrated that: (1) Farmers combined-tillage improves the APE significantly, especially on low and medium efficiency households; (2) LF has a negative impact on APE, especially on low and medium efficiency households; (3) Combined-tillage could alleviate the adverse effects of LF on APE. In this regard, the paper also proposed some suggestions to face the adverse effects of LF and promote farmers' combined-tillage in production.

Com a transferência gradual de enorme força de trabalho jovem e de meia idade do campo agrícola para os setores não agrícolas, o papel negativo da fragmentação da terra (LF), relacionada à segurança alimentar, está cada vez mais refletido no processo de modernização agrícola. Enquanto isso, os papéis positivos da lavoura combinada dos agricultores na produção estão surgindo gradualmente. Com base no histórico acima, o objetivo deste estudo é explicar a relação entre o plantio direto dos agricultores, LF e eficiência da produção agrícola (APE). O estudo usou dados do levantamento e o modelo SFA-QR para investigar empiricamente os efeitos da FL e do plantio direto dos agricultores sobre o APE. Além disso, este artigo analisou o efeito moderador do plantio combinado dos agricultores na relação entre LF e APE. Os resultados demonstram que: (1) A lavoura combinada dos agricultores melhora significativamente o APE, especialmente em domicílios de baixa e média eficiência; (2) LF tem um impacto negativo na APE, especialmente em domicílios de baixa e média eficiência; (3) A lavoura combinada pode aliviar os efeitos adversos do LF no APE. Nesse sentido, o trabalho também propõe algumas sugestões para enfrentar os efeitos adversos da FL e promover o plantio combinado dos agricultores na produção.

Environmental variability in indirect selection for grain yield in common bean lines

An approach to the number of experiments that should be used in correlation analyses aimed at increasing efficiency in indirect selection for grain yield is unprecedented for common bean (Phaseolus vulgaris L.). We hypothesize that trait correlation estimates vary in response to the growing environment. This study was undertaken to investigate the correlations between plant architecture and yield traits in common bean lines and to determine the minimum number of experiments required by Pearson's linear correlation analysis to increase efficiency in indirect selection for grain yield. Seventeen common bean genotypes were evaluated for 17 agronomic traits in four experiments. Pearson's linear correlation analyses were carried out using data from individual experiments and different combinations of growing seasons and years. Ten out of the 17 agronomic traits showed a significant genotype × environment interaction effect, meaning that common bean genotypes exhibited variation for most of the traits evaluated in different growing seasons and years, which resulted in changes in the correlation estimates between these traits. Pearson's linear correlation estimates obtained between plant architecture and yield traits varied in significance, magnitude, and sign when data from individual experiments and combinations of growing seasons and years were considered. The number of grains per pod is the most promising agronomic trait used in indirect selection for grain yield in common bean lines. Data from at least three experiments should be used in Pearson's linear correlation analysis to achieve greater efficiency in indirect selection for grain yield in common bean lines.

Nitrogen demand and agro-environmental efficiency in Brazilian cereal production / Demanda de nitrogênio e eficiência agro-ambiental na produção brasileira de cereais

This paper aims to analyze the main factors that explain the demand for synthetic nitrogen fertilizers in Brazil, as well as the efficiency of their use. In addition, the research sought to relate the use of fertilizers with nitrous oxide (N2O) emissions. Demand was estimated using the two-stage least squares method (2SLS). Nitrogen use efficiency (NUE) was calculated using an agri-environmental index. The results indicated that demand of nitrogen fertilizers is positively affected by the price of cereal, cereal production and the number of fertilizers used in the past harvest. The calculated NUE presented an average value of 53% in the 1994-2018 period, indicating inefficient use of N. Emissions from nitrogen fertilization grew 59% for the same period. The increasing and / or inadequate rates of fertilizer use have resulted in agro-environmental inefficiency, that is, a decrease in NUE and an increase in N2O emissions. Public policies that guarantee more agricultural technical assistance and rational alternative forms of nitrogen use could contribute to optimizing the synthetic doses applied in production, minimizing adverse environmental effects without generating economic losses to farmers and Brazilian agricultural production.

Este trabalho tem como objetivo analisar os principais fatores que explicam a demanda por fertilizantes nitrogenados sintéticos no Brasil, bem como a eficiência de seu uso. Além disso, a pesquisa buscou relacionar o uso de fertilizantes com as emissões de óxido nitroso (N2O). A demanda foi estimada usando o método dos Mínimos Quadrados em dois Estágios (MQ2E). A eficiência do uso de nitrogênio (EUN) foi calculada por meio de um índice agroambiental. Os resultados indicaram que a demanda de fertilizantes nitrogenados é afetada positivamente pelo preço do cereal, pela produção do cereal e pela quantidade de fertilizantes utilizados na safra passada. A EUN calculada apresentou valor médio de 53% no período 1994-2018, indicando uso ineficiente de N. As emissões da adubação nitrogenada cresceram 59% no mesmo período. Os índices crescentes e/ou inadequados de uso de fertilizantes têm resultado em ineficiência agroambiental, ou seja, diminuição da EUN e aumento das emissões de N2O. Políticas públicas que garantam mais assistência técnica agropecuária e formas alternativas e racionais de uso do nitrogênio poderiam contribuir para otimizar as doses sintéticas aplicadas na produção, minimizando os efeitos ambientais adversos, sem gerar prejuízos econômicos aos agricultores e à produção agrícola brasileira.

A comprehensive case study on the sustainability of tropical dairy cattle farming in Oaxaca, Mexico / Um estudo de caso abrangente sobre a sustentabilidade da pecuária leiteira tropical em Oaxaca, México

Tropical dairy cattle farming is one the most relevant economic activities for food production; although, currently faces increasing scrutiny from society due to its potential harm to natural resources and the environment. Moreover, some factors are paramount for the evaluation of the sustainability and productive potential of any given tropical dairy farm: soil quality, profitability, and energy efficiency. This study carried out a sustainability analysis in four types of tropical dairy cattle ranches, through three key indicators (economic profitability, energy efficiency and soil quality) and with a comprehensive approach in the Costa region of Oaxaca, Mexico. Therefore, four farms of different sizes (i.e., small, medium, large, and very large) were selected in Costa de Oaxaca, Mexico. The data collection was carried out for daily milk production, the dynamics of farm inputs (introduction or removal) from the production system, alongside with collection of soil samples. The agroecosystems evaluated were economically profitable, and those with greater intensification of their pasture areas display higher profit margins and energy efficiency. In terms of soil quality, there is a regular potential for its rational utilization.

A pecuária leiteira tropical é uma das atividades econômicas mais relevantes para a produção de alimentos, embora atualmente enfrente crescente discussão da sociedade devido ao seu potencial dano aos recursos naturais e ao meio ambiente. Além disso, alguns fatores são primordiais para a avaliação da sustentabilidade e potencial produtivo de qualquer popriedade leiteira tropical: qualidade do solo, rentabilidade e eficiência energética. O objetivo deste estudo foi realizar uma análise de sustentabilidade em quatro tipos de propriedades de gado leiteiro tropical, por meio de três indicadores chave (rentabilidade econômica, eficiência energética e qualidade do solo) e com uma abordagem abrangente na região da Costa de Oaxaca, México. Portanto, quarto propriedades de diferentes tamanhos (isto é, pequenas, médias, grandes e muito grandes) foram selecionadas na Costa de Oaxaca, México. A coleta de dados foi realizada para a produção diária de leite, a dinâmica dos insumos da fazenda (introdução ou retirada) do sistema de produção, juntamente com coleta de amostras de solo. Os agroecossistemas avaliados foram economicamente rentáveis, sendo que aqueles com maior intensificação de suas áreas de pastagens apresentam maiores margens de lucro e eficiência energética. Em termos de qualidade do solo, existe um potencial regular para a sua utilização racional.

Yield, chemical composition, and efficiency of utilization of applied nitrogen from BRS Kurumi pastures / Produção, composição química e eficiência da utilização de nitogênio aplicado de pastagens de BRS Kurumi

ABSTRACT: The objective was to evaluate the effect of nitrogen fertilization levels on productivity, and nutritional value of BRS Kurumi managed at different residue heights during rainy and dry periods of the year. The pasture was managed in three residue heights (20, 35, and 50 cm) and three nitrogen fertilization levels (0, 100, and 200 kg N/ha/year) during the rainy and dry seasons. When the height of the grass of each plot reached 80 cm, the Kurumi was cut manually at the pre-established residue heights. Around 89% of the dry matter (DM) production was observed during the rainy season. The residue height of 35 cm together with doses of 100 or 200 kg N/ha/year, and the residue height of 20 cm, with a dose of 100 kg N/ha/year were the treatments that had the highest DM production during the rainy period. No differences in DM production were observed between tested treatments during the dry period. The Kurumi cultivated during the dry period had the highest content of neutral detergent fiber and lowest digestibility. The Kurumi managed with residue heights of 20 and 35 cm and fertilized with 100 kg N/ha had the highest values of efficiency of utilization applied nitrogen. The use of 20 or 35 cm of residue height and 100 kg of N/ha/year is recommended to obtain greater biomass production and nutrients, nutritional quality, and nitrogen use efficiency.

RESUMO: O objetivo foi avaliar o efeito dos níveis de fertilização nitrogenada na produtividade e no valor nutritivo do BRS Kurumi quando manejado em diferentes alturas de resíduos durante os períodos seco e chuvoso do ano. O capim foi manejado em três alturas de resíduos (20, 35 e 50 cm) em associação com três níveis de fertilização com nitrogênio (0, 100 e 200 kg N/ha/ ano), durante o período seco e chuvoso do ano. Quando a altura do capim de cada parcela atingiu 80 cm, o Kurumi foi cortado nas alturas de resíduos pré-estabelecidas. Cerca de 89% da produção de MS foi observada durante o período chuvoso. A altura do resíduo de 35 cm juntamente com doses de 100 ou 200 kg N/ha/ ano, e a altura do resíduo de 20 cm, com dose de 100 kg N/ha/ ano foram os tratamentos que apresentaram maior produção de MS durante o período chuvoso. Não foram observadas diferenças na produção de MS entre os tratamentos testados durante o período da seca. O Kurumi cultivado no período da seca apresentou maior teor de fibra em detergente neutro e menor digestibilidade. O Kurumi manejado com alturas de resíduo de 20 e 35 cm e fertilizado com 100 kg N/ha apresentou os maiores valores de eficiência de utilização do nitrogênio aplicado. Recomenda-se a utilização de 20 ou 35 cm de altura do resíduo e 100 kg de N/ha/ ano para obter maior produção de biomassa e nutrientes, qualidade nutricional e eficiência no uso do nitrogênio.

Effect of Housing Design and Location on Production and Economic Performance of Broiler Chickens during Summer in Botswana

Botswana experiences long, hot summer periods which negatively affect broiler productivity and results in economic losses. To determine these negative effects, two parallel broiler production studies were conducted in the North eastern (NE) and South eastern (SE) regions. In each region, three large scale commercial broiler farms were randomly selected based on similarities in bird management and housing systems. In each farm, one house type (Gable, Hoop and See-saw) was selected for long term flock monitoring (1 to 35 days) over three production cycles. Results showed that the production performance of the broilers in the SE region was superior to that in the NE region, with temperatures on being average higher in the NE than in the SE. The European Production Efficiency Factor (EPEF) was significantly higher (p0.05) between the regions at 9.0% and 7.4% for the NE and SE, respectively. In the NE, the Gable structure had the highest profitability and economic efficiency and was thus superior in comparison to the other house structures.(AU)

Yield, chemical composition, and efficiency of utilization of applied nitrogen from BRS Kurumi pastures / Produção, composição química e eficiência da utilização de nitogênio aplicado de pastagens de BRS Kurumi

The objective was to evaluate the effect of nitrogen fertilization levels on productivity, and nutritional value of BRS Kurumi managed at different residue heights during rainy and dry periods of the year. The pasture was managed in three residue heights (20, 35, and 50 cm) and three nitrogen fertilization levels (0, 100, and 200 kg N/ha/year) during the rainy and dry seasons. When the height of the grass of each plot reached 80 cm, the Kurumi was cut manually at the pre-established residue heights. Around 89% of the dry matter (DM) production was observed during the rainy season. The residue height of 35 cm together with doses of 100 or 200 kg N/ha/year, and the residue height of 20 cm, with a dose of 100 kg N/ha/year were the treatments that had the highest DM production during the rainy period. No differences in DM production were observed between tested treatments during the dry period. The Kurumi cultivated during the dry period had the highest content of neutral detergent fiber and lowest digestibility. The Kurumi managed with residue heights of 20 and 35 cm and fertilized with 100 kg N/ha had the highest values of efficiency of utilization applied nitrogen. The use of 20 or 35 cm of residue height and 100 kg of N/ha/year is recommended to obtain greater biomass production and nutrients, nutritional quality, and nitrogen use efficiency.

O objetivo foi avaliar o efeito dos níveis de fertilização nitrogenada na produtividade e no valor nutritivo do BRS Kurumi quando manejado em diferentes alturas de resíduos durante os períodos seco e chuvoso do ano. O capim foi manejado em três alturas de resíduos (20, 35 e 50 cm) em associação com três níveis de fertilização com nitrogênio (0, 100 e 200 kg N/ha/ ano), durante o período seco e chuvoso do ano. Quando a altura do capim de cada parcela atingiu 80 cm, o Kurumi foi cortado nas alturas de resíduos pré-estabelecidas. Cerca de 89% da produção de MS foi observada durante o período chuvoso. A altura do resíduo de 35 cm juntamente com doses de 100 ou 200 kg N/ ha/ ano, e a altura do resíduo de 20 cm, com dose de 100 kg N/ha/ ano foram os tratamentos que apresentaram maior produção de MS durante o período chuvoso. Não foram observadas diferenças na produção de MS entre os tratamentos testados durante o período da seca. O Kurumi cultivado no período da seca apresentou maior teor de fibra em detergente neutro e menor digestibilidade. O Kurumi manejado com alturas de resíduo de 20 e 35 cm e fertilizado com 100 kg N/ha apresentou os maiores valores de eficiência de utilização do nitrogênio aplicado. Recomenda-se a utilização de 20 ou 35 cm de altura do resíduo e 100 kg de N/ha/ ano para obter maior produção de biomassa e nutrientes, qualidade nutricional e eficiência no uso do nitrogênio.

Applying assisted reproductive technology and reproductive management to reduce CO2-equivalent emission in dairy and beef cattle: a review

Methane emission from beef and dairy cattle combined contributes around 4.5-5.0% of total anthropogenic global methane. In addition to enteric methane (CH4) produced by the rumen, cattle production also contributes carbon dioxide (CO2) (feed), nitrous oxide (N2O) (feed production, manure) and other CH4 (manure) to the total greenhouse gas (GHG) budget of beef and dairy production systems. The relative contribution in standard dairy systems is typically enteric CH4 58%, feed 29% and manure 10%. Herds with low production efficiency can have an enteric CH4 contribution up to 90%. Digestibility of feed can impact CH4 emission intensity. Low fertility herds also have a greater enteric CH4 contribution. Animals with good feed conversion efficiency have a lower emission intensity of CH4/kg of meat or milk. Feed efficient heifers tend to be lean and have delayed puberty. Fertility is a major driver of profit in both beef and dairy cattle, and it is highly important to apply multi-trait selection when shifting herds towards improved efficiency and reduced CH4. Single nucleotide polymorphisms (SNPs) have been identified for feed efficiency in cattle and are used in genomic selection. SNPs can be utilized in artificial insemination and embryo transfer to increase the proportion of cattle that have the attributes of efficiency, fertility and reduced enteric CH4. Prepubertal heifers genomically selected for favourable traits can have oocytes recovered to produce IVF embryos. Reproductive technology is predicted to be increasingly adopted to reduce generation interval and accelerate the rate of genetic gain for efficiency, fertility and low CH4 in cattle. The relatively high contribution of cattle to anthropogenic global methane has focussed attention on strategies to reduce enteric CH4 without compromising efficiency and fertility. Assisted reproductive technology has an important role in achieving the goal of multiplying and distributing cattle that have good efficiency, fertility and low CH4.(AU)

Morfofisiologia de plantas de pimentão com uso de cobertura vegetalno solo / Morphophysiologyof sweet pepper plants using ground cover plants

Mundialmente, a produção de hortaliças, incluindo os pimentões, está relacionada ao manejo intensivo do solo e, consequentemente, à degradação do mesmo. A implantação de manejos conservacionistas têm se intensificado para a redução dos danos resultantes da produção de manejo convencional. Neste sentido, objetivodo estudo foi de avaliar o desenvolvimento e produtividade do pimentão cultivado em sistema de plantio direto sobre diferentes coberturas vegetais, indicando as espécies com maior potencial pera essa utilização. Para tanto, os tratamentos utilizados foram: Controle (manejo convencional); milheto; crotalária; combinação de coberturas (milheto e crotalária) e plantas espontâneas. As variáveis avaliadas foram: fotossíntese líquida, condutância estomática, concentração de CO2, transpiração, eficiência do uso da água, eficiência instantânea de carboxilação e produtividade. Verificou-se que todas coberturas, melhoraram as características de comprimento e massa de fruto. No quesito de número de frutos por planta e produtividade a cobertura mix superou o restante. A cobertura com plantas espontâneas resultou em maiores concentração intracelular, condutância estomática e transpiração, enquanto que o tratamento mix possibilitou a obtenção de maior valor de fotossíntese líquida, eficiência do uso da água e eficiência instantânea de carboxilação. O maior incremento na produção e capacidade fotossintética ocorreu na utilização de milheto e crotalária.(AU)

Worldwide, the production of vegetables, including peppers, is related to intensive soil management and, consequently, to soil degradation. The implementation of conservationist managements has been intensified to reduce the damage resulting from the production of conventional management. In this sense, the objective of the study was to evaluate the development and productivity of sweet pepper grown in a no-tillage system under different vegetation cover, indicating the species with the greatest potential for this use. Therefore, the treatments used were: Control (conventional management); millet; sunn hemp; combination of cover crops (millet and sunn hemp) and spontaneous plants. The variables evaluated were: net photosynthesis, stomatal conductance, CO2 concentration, transpiration, water use efficiency, instantaneous carboxylation efficiency and productivity. It was found that all coverages improved the characteristics of length and fruit mass. In terms of number of fruits per plant and productivity, the mix coverage surpassed the rest. Coverage with weeds resulted in higher intracellular concentration, stomatal conductance and transpiration, while the mix treatment made it possible to obtain higher net photosynthesis value, water use efficiency and instantaneous carboxylation efficiency. The greatest increase in production and photosynthetic capacity occurred in the use of millet and sunn hemp.(AU)

Assisted Reproductive Technologies (ART) and genome editing to support a sustainable livestock

This article provides an overview of assisted reproductive technologies (ART) and genome engineering to improve livestock production systems for the contribution of global sustainability. Most ruminant production systems are conducted on grassland conditions, as is the case of South American countries that are leaders in meat and milk production worldwide with a well-established grass-feed livestock. These systems have many strengths from an environmental perspective and consumer preferences but requires certain improvements to enhance resource efficiency. Reproductive performance is one of the main challenges particularly in cow-calf operations that usually are conducted under adverse conditions and thus ART can make a great contribution. Fixed-time artificial insemination is applied in South America in large scale programs as 20 to 30% of cows receive this technology every year in each country, with greater calving rate and significant herd genetic gain occurred in this region. Sexed semen has also been increasingly implemented, enhancing resource efficiency by a) obtaining desired female replacement and improving animal welfare by avoiding newborn male sacrifice in dairy industry, or b) alternatively producing male calves for beef industry. In vitro embryo production has been massively applied, with this region showing the greatest number of embryos produced worldwide leading to significant improvement in herd genetics and productivity. Although the contribution of these technologies is considerable, further improvements will be required for a significant livestock transformation and novel biotechnologies such as genome editing are already available. Through the CRISPR/Cas-based system it is possible to enhance food yield and quality, avoid animal welfare concerns, overcome animal health threats, and control pests and invasive species harming food production. In summary, a significant enhancement in livestock productivity and resource efficiency can be made through reproductive technologies and genome editing, improving at the same time profitability for farmers, and global food security and sustainability.(AU)

Oil content and economic water productivity of soybean cultivars under different water availability conditions / Produção de óleo e produtividade econômica da água de cultivares de soja em diferentes disponibilidades hídricas

ABSTRACT: This research evaluated the yield, water productivity, and economic water productivity for the oil content of three soybean cultivars under different water conditions. The experiments were conducted in the 2017/2018 and 2018/2019 harvests. The experimental design consisted of a two-factor randomized block, with the first factor of 5 irrigation depths, based on the reference evapotranspiration (ETO), plus the treatment without irrigation and the second factor was 3 soybean cultivars. Results reported oil yield and productivity were higher for the depths of 75% (crop 1) and 100% of ETO (crop 2). For the evaluations of water productivity and economic water productivity, the highest results were obtained at the level of 50% in crop 1 and 25% and 50% in crop 2. Cultivar BRASMAX Ponta had the highest values for oil production and BRASMAX Valente for oil yield, in both crops. In Crop 1, the BRASMAX Valente cultivar had the highest results in water productivity and economic water productivity, and in Crop 2, the BRASMAX Ponta cultivar had the highest values. Supplemental irrigation favored the increase in oil production and oil productivity. For a more efficient and economical use of water, it is necessary to use smaller irrigation depths.

RESUMO: O presente trabalho teve como objetivo avaliar o rendimento, produtividade da água e produtividade econômica da água para o teor de óleo de três cultivares de soja sob diferentes condições hídricas. Os experimentos foram conduzidos nas safras 2017/2018 e 2018/2019. O delineamento experimental constou de um bifatorial em blocos ao acaso, com o primeiro fator de cinco lâminas de irrigação, com base na evapotranspiração de referência (ETO), mais o tratamento sem irrigação e o segundo fator foram três cultivares de soja. Os resultados para o rendimento e produtividade de óleo foram maiores para as lâminas de 75% (safra 1) e 100% da ETO (safra 2). Nas avaliações de produtividade da água e produtividade econômica da água os maiores resultados foram obtidos na lâmina de 50% na safra 1 e 25% e 50% na safra 2. A cultivar BRASMAX Ponta apresentou os maiores valores para produção de óleo e a BRASMAX Valente para produtividade de óleo, em ambas as safras. Na safra 1, a BRASMAX Valente obteve os maiores resultados na produtividade de água e produtividade econômica da água e, na Safra 2, foi a BRASMAX Ponta que apresentou maiores valores. A irrigação suplementar favoreceu o incremento na produção de óleo e a produtividade de óleo. Para o uso mais eficiente e econômico da água é necessário a utilização de menores lâminas.

Water consumption and water use efficiency of 'Biquinho' pepper in hydroponic cultivation with brackish water / Consumo hídrico e eficiência do uso da água da pimenta 'Biquinho' em cultivo hidropônico com água salobra

The knowledge of water consumption and the efficiency of water use by crops is extremely important in the elaboration of agronomic and hydraulic projects of hydroponic systems. Thus, the present study determined the water consumption and water use efficiency of 'Biquinho' pepper cultivated in the hydroponic system using seven levels of electrical conductivity of the nutrient solution (ECsol) of 2.70, 3.64, 4.58, 5.28, 6.09, 6.90, and 7.77 dS m-1 and six replicates in randomized blocks. The hydroponic system used was the Nutrient Film Technique (NFT). The water consumption per plant was determined at an interval of ten days in the crop cycle (120 days after transplanting). The maximum mean daily water consumption was equal to 5.88 L plant-1 during the period 111-120 DAT, for ECsol of 4.58 dS m-1. The maximum water consumption for the crop cycle (120 DAT) was 275.66 L per plant for an estimated ECsol = 4.11 dS m-1. The highest water use efficiency (WUE), based on the total production of fruit fresh mass (ripe and unripe fruits) of 'Biquinho' pepper was 10.84 kg m-3 up to an estimated ECsol of 5.18 dS m-1, with an exponential reduction thereafter. The salinity of the nutrient solution, biomass production, and evapotranspiration are factors that influence the most water consumption of 'Biquinho' pepper.

O conhecimento do consumo hídrico e eficiência do uso da água pelas culturas são extremamente importantes para o dimensionamento de sistemas agronômicos e projeto hidráulico dos sistemas hidropônicos. Neste contexto, o presente estudo determinou o consumo de água e a eficiência do uso da água da pimenta 'Biquinho' cultivada no sistema hidropônico utilizando sete níveis de condutividade elétrica da solução nutritiva (CEsol) de 2,70, 3,64, 4,58, 5,28, 6,09, 6,90 e 7,77 dS m-1 e seis repetições em blocos casualizados. O sistema hidropônico utilizado foi a técnica do fluxo laminar de nutrientes. O consumo hídrico por planta foi determinado em um intervalo de dez dias no ciclo da cultura (120 dias após o transplantio). O consumo hídrico médio diário máximo foi igual a 5,88 L planta-1 no período de 111-120 DAT, para a CEsol de 4,58 dS m-1. O consumo máximo de água para o ciclo da cultura (120 DAT) foi de 275,66 L por planta para uma estimada CEsol = 4,11 dS m-1. A maior eficiência do uso da água (EUA) observada foi de 10,84 kg m-3 (frutos maduros e não maduros) até ao CEsol estimada de 5,18 dS m-1, com posterior redução exponencial. A salinidade da solução nutritiva, a produção de biomassa e a evapotranspiração são fatores que mais influenciam o consumo de água da pimenta 'Biquinho'.

Morada Nova lambs' meat production potential description through morphometric evaluation / Descrição do potencial de produção de carne de cordeiros Morada Nova por meio da avaliação morfométrica

Morada Nova breed has a low effective herd, and its white variety is in risk of extinction. The selection of individuals based on breed standard without correlation with productive aptitude is predominant today. We believe that the best way to rescue this valuable genetic resource is to describe its productive potential for commercial use. Thus, this study described the meat production potential of Morada Nova lambs through morphological and zoometric data, performance and carcass characteristics. Twenty-four non-castrated male lambs from two genetic groups were used: Morada Nova red (MNR) and crossbreed Morada Nova (red x Morada Nova white-MNF1) distributed in a completely randomized design. Univariate and multivariate analysis were used. The yields of commercial cuts and the physicochemical characteristics and qualitative measurements of the carcass were similar between the genetic groups. Seven of the 28 characteristics of the carcass were greater in MNF1 lambs. The chest height, rump height and anamorphosis index showed to be important variables in the choice of MN lambs with meat production potential. Based on factor and hierarchical cluster analysis, the Morada Nova beef morphometric index (MNBMI) was created. Both of groups have high thoracic development, ability to produce meat, weight gain, feeding efficiency and breathing capacity, infusing greater rusticity and adaptability; however, the application and validation of the developed index showed superiority for meat production in the crossed lambs. Thus, the MNF1 lambs are a sustainable option for sheep production in drylands.

A raça Morada Nova possui um baixo rebanho efetivo, e sua variedade branca está em risco de extinção. A seleção de indivíduos com base no padrão racial sem correlação com a aptidão produtiva é predominante até hoje. Acreditamos que a melhor forma de resgatar esse valioso recurso genético é descrever seu potencial produtivo para uso comercial. Assim, este estudo teve como objetivo descrever o potencial de produção de carne de cordeiros Morada Nova por meio de dados morfológicos e zoométricos, desempenho e características de carcaça. Foram utilizados 24 cordeiros machos não castrados de dois grupos genéticos: Morada Nova Vermelho (MNV) e mestiços Morada Nova (vermelho x Morada Nova branco-MNF1) distribuídos em delineamento inteiramente casualizado. Análises univariadas e multivariadas foram utilizadas. Os rendimentos dos cortes comerciais e as características físico-químicas e medidas qualitativas da carcaça foram semelhantes entre os grupos genéticos. Sete, das 28 características da carcaça, foram maiores nos cordeiros MNF1. A altura do peito, altura da garupa e índice de anamorfose mostraram-se variáveis ​​importantes na escolha de cordeiros MN com potencial de produção de carne. Com base na análise fatorial e hierárquica de agrupamento, foi elaborado o índice morfométrico da carne da raça Morada Nova (IMCMN). Ambos os grupos apresentam alto desenvolvimento torácico, capacidade de produção de carne, ganho de peso, eficiência alimentar e capacidade respiratória, infundindo maior rusticidade e adaptabilidade, porém, a aplicação e validação do índice desenvolvido mostrou superioridade para produção de carne nos cordeiros cruzados. Assim, os cordeiros MNF1 são uma opção sustentável para a produção ovina em terras áridas.

Shading minimizes the effects of water deficit in Campomanesia xanthocarpa (Mart.) O. Berg seedlings

Abstract The objective of this study was to evaluate the activity of antioxidant enzymes, the functioning of the photosystem II and quality of C. xanthocarpa seedlings cultivated under intermittent water deficit and shading levels and the influence of shading on recovery potential after suspension of the stress conditions. The seedlings were subjected to three levels of shading (0, 30, and 70%), six periods of evaluation (start: 0 days; 1st and 2nd photosynthesis zero: 1st and 2nd P0; 1st and 2nd recovery: 1stand 2nd REC; and END), and two forms of irrigation (control: periodically irrigated to maintain 70% substrate water retention capacity, and intermittent irrigation: suspension of irrigation). The plants subjected to intermittent irrigation conditions at 0% shading showed a reduction in water potential (w) and potential quantum efficiency of photosystem II (Fv/Fm) and maximum efficiency of the photochemical process (Fv/F0) and an increase in basal quantum production of the non-photochemical processes (F0/Fm). Superoxide dismutase (SOD) activity was higher in the leaves than in the roots. The C. xanthocarpa is a species sensitive to water deficit but presents strategies to adapt to an environment under temporary water restriction, which are more temporary are most efficient under shading. The seedlings with water deficit at all levels of shading exhibited higher protective antioxidant activity and lower quality at 0% shading. The shading minimizes prevents permanent damage to the photosystem II and after the re-irrigation, the evaluated characteristics showed recovery with respect to the control group, except POD and SOD activities in the leaves.

Resumo O objetivo deste estudo foi avaliar a atividade de enzimas antioxidantes, o funcionamento do fotossistema II e a qualidade de mudas de C. xanthocarpa cultivadas sob déficit hídrico intermitente e níveis de sombreamento e a influência do sombreamento sobre o potencial de recuperação após suspensão das condições de estresse. As mudas foram submetidas a três níveis de sombreamento (0, 30 e 70%), seis períodos de avaliação (início: 0 dias; 1ª e 2ª fotossíntese zero: 1ª e 2ª P0; 1ª e 2ª recuperação: 1ª e 2ª REC; e final), e duas formas de irrigação (controle: periodicamente irrigado para manter 70% da capacidade de retenção de água do substrato, e irrigação intermitente: suspensão da irrigação). As plantas submetidas às condições de irrigação intermitente a 0% de sombreamento apresentaram redução do potencial hídrico (w) e eficiência quântica potencial do fotossistema II (Fv/Fm) e máxima eficiência do processo fotoquímico (Fv/F0) e aumento da produção quantica basal dos processos não fotoquímicos (F0/Fm). A atividade da superóxido dismutase (SOD) foi maior nas folhas do que nas raízes. C. xanthocarpa é uma espécie sensível ao déficit hídrico, mas apresenta estratégias para se adaptar a um ambiente com restrição hídrica temporária, sendo mais eficientes sob sombreamento. As mudas com déficit hídrico em todos os níveis de sombreamento exibiram maior atividade antioxidante protetora e menor qualidade no sombreamento 0%. O sombreamento minimiza danos permanentes ao fotossistema II e após a re-irrigação, as características avaliadas apresentaram recuperação em relação ao grupo controle, exceto atividades de POD e SOD nas folhas.

Overview of the use of genomic data in animal breeding / Panorama do uso de dados genômicos no melhoramento genético animal

ABSTRACT: The use of molecular information in breeding programs contributed to important advances in the improvement of traits of economic interest in livestock production. The advent of single nucleotide polymorphism (SNP) panels applied to genome-wide selection (GWS) and genome-wide association studies (GWAS), along with computational advances (e.g., use of powerful software and robust analyses) allowed a better understanding of the genetic architecture of farm animals and increased the selection efficiency. In this context, the statistic method single-step GBLUP has been frequently used to perform GWS, and more recently GWAS analyses, providing accurate predictions and QTL detection, respectively. Nevertheless, in developing countries, species such as sheep and goats, whose genomic data are more difficult to be obtained, the use of data simulation has been efficient in the study of the major factors involved in the selection process, such as size of training population, density of SNP chips, and genotyping strategies. The effects of these factors are directly associated with the prediction accuracy of genomic breeding values. In this review we showed important aspects of the use of genomics in the genetic improvement of production traits of animals, the main methods currently used for prediction and estimation of molecular marker effects, the importance of data simulation for validation of those methods, as well as the advantages, challenges and limitations of the use of GWS and GWAS in the current scenario of livestock production.

RESUMO: Em programas de melhoramento genético, o uso de informações moleculares garantiu importantes avanços para a melhoria de características de interesse econômico, no âmbito da produção animal. O advento da tecnologia de painéis de SNPs aplicados à seleção genômica ampla (GWS) e associação genômica ampla (GWAS), aliado ao avanço computacional, com o uso de softwares e análises robustas, permitiram melhor compreensão sobre a arquitetura genética dos animais de produção e, consequentemente, maior eficiência na seleção. Nesse contexto, o método estatístico single-step GBLUP tem sido utilizado, frequentemente, na execução da GWS e, mais recentemente, em GWAS, possibilitando predições acuradas e detecção de QTLs, respectivamente. No entanto, em países em desenvolvimento e, em espécies como os ovinos e caprinos, que existe maior dificuldade para a aquisição de dados genômicos, o uso da simulação de dados tem se mostrado eficiente para estudar os principais fatores envolvidos no processo de seleção, como o tamanho da população de treinamento, densidade de chipde SNPs e estratégias de genotipagem, cujos efeitos estão diretamente associados à acurácia da predição de valores genéticos genômicos. Nesta revisão, serão abordados pontos importantes sobre o uso da genômica no melhoramento genético de características produtivas em animais, principais métodos de predição e estimação de efeitos de marcadores moleculares na atualidade, a importância da simulação de dados para a validação desses métodos, bem como as vantagens, os desafios e as limitações no cenário atual da produção animal com o uso da seleção e associação genômica ampla.

Cetose subclínica e seu impacto no desempenho reprodutivo de vacas leiteiras: revisão de literatura / Subclinical ketosis and its impact on the reproductive performance of dairy cows: literature review

A cetose, conhecida também como acetonemia, é um distúrbio metabólico que afeta principalmente vacas leiteiras de alta produção. A elevação anormal de corpos cetônicos nos tecidos e fluidos corporais do animal ocorre devido a um déficit de energia. A quantidade de alimento/nutrientes ingeridos não é suficiente para suprir a demanda corporal do mesmo, assim como a eficiência reprodutiva que está diretamente ligada à saúde, condição corporal e sua capacidade de produção. Animais de alta produção possuem um desafio muito grande de aumentar a produção a cada lactação, com isso, estão susceptíveis a mudanças metabólicas, entre elas a cetose, clínica ou subclínica. Tal enfermidade ocorre devido a uma má adaptação metabólica do animal a sua nova condição de lactante. A elevada incidência de doenças uterinas no pós-parto de vacas leiteiras é responsável por inúmeros prejuízos para a atividade, principalmente pela redução da eficiência reprodutiva das vacas acometidas por infecções. Contudo, visto que a cetose subclínica prevalece nos rebanhos leiteiros de alta produção, o objetivo desta revisão de literatura é apresentar a patogenia e os efeitos que esse distúrbio metabólico têm sobre a reprodução das vacas de aptidão leiteira no após o parto, utilizando de indicadores como taxa de prenhez, taxa de concepção, retorno a ciclicidade, intervalo entre partos e intervalo entre parto e estro.(AU)

Ketosis, also known as acetonemia, is a metabolic disorder that primarily affects high-yielding dairy cows. The abnormal elevation of ketone bodies in the animal's tissues and body fluids occurs due to an energy deficit. The amount of food/nutrients ingested are not enough to supply the body's demand, as well as the reproductive efficiency that is directly linked to health, body condition and its production capacity. High production animals have a very big challenge to increase production with each lactation, therefore, they are susceptible to metabolic changes, including clinical or subclinical ketosis. Such a disease occurs due to a poor metabolic adaptation of the animal to its new lactating condition. The high incidence of uterine diseases in the postpartum period of dairy cows is responsible for numerous losses to the activity, mainly for the reduction of the reproductive efficiency of cows affected by infections. However, since subclinical ketosis prevails in high production dairy herds, the objective of this literature review is to present the pathogenesis and the effects that this metabolic disorder has on the reproduction of dairy cows in the postpartum period, using indicators such as pregnancy rate, conception rate, return to cyclicity, calving interval and calving-estrus interval.(AU)

Opportunities involving microfluidics and 3D culture systems to the in vitro embryo production

Traditional methods of gamete handling, fertilization, and embryo culture often face limitations in efficiency, consistency, and the ability to closely mimic in vivo conditions. This review explores the opportunities presented by microfluidic and 3D culture systems in overcoming these challenges and enhancing in vitro embryo production. We discuss the basic principles of microfluidics, emphasizing their inherent advantages such as precise control of fluid flow, reduced reagent consumption, and high-throughput capabilities. Furthermore, we delve into microfluidic devices designed for gamete manipulation, in vitro fertilization, and embryo culture, highlighting innovations such as droplet-based microfluidics and on-chip monitoring. Next, we explore the integration of 3D culture systems, including the use of biomimetic scaffolds and organ-on-a-chip platforms, with a particular focus on the oviduct-on-a-chip. Finally, we discuss the potential of these advanced systems to improve embryo production outcomes and advance our understanding of early embryo development. By leveraging the unique capabilities of microfluidics and 3D culture systems, we foresee significant advancements in the efficiency, effectiveness, and clinical success of in vitro embryo production.(AU)