Universidade da Madeira
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Browsing Universidade da Madeira by Field of Science and Technology (FOS) "Ciências Agrárias::Agricultura, Silvicultura e Pescas"
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- Analysis of the environmental impact of botanical pesticides in soilPublication . Pereira, Verónica; Castilho, Paula C.; Pereira, Jorge A. M.; Augusto Machado Pereira, JorgePlant-based pesticides are considered viable complements of conventional synthetic pesticides in agriculture. Their environmentally benign nature and potential to mitigate ecological impacts render them advantageous options for sustainable farming practices. However, the long-term effects of botanical pesticides on soil ecosystems remain unclear. This review aims to examine current evidence concerning the persistence of botanical pesticides in soil environments and their potential effects. Specifically, it addresses their biodegradation pathways in soil as well as their impact on soil enzymes and biology. The methodologies available to perform these studies are also briefly discussed, particularly focusing on how they can be tailored to improve the analysis of the impacts and challenges posed by the use of botanical pesticides in ecosystems.
- Educação ambiental como projeto social numa perspetiva de inovação pedagógica: um estudo das práticas agroambientais do curso técnico em agroecologia no Colégio Estadual José Ribeiro Araújo no Município de Canarana, Bahia - BrasilPublication . Sousa, Andréia Vieira de; Mendonça, Alice Maria Justa FerreiraO presente trabalho foi elaborado no mestrado em Inovação Pedagógica oferecido pela Universidade da Madeira (UMa) de Portugal realizado no Brasil. A intenção principal foi verificar se as atividades desenvolvidas na Educação Ambiental como projeto social desenvolvido por alunos e professores no curso técnico em Agroecologia no Colégio Estadual José Ribeiro Araújo (CEJRA) em Canarana, Bahia, Brasil, constituíam como Inovação Pedagógica representando uma mudança qualitativa na cultura da escola, rompendo com as práticas tradicionais ainda muito presentes no cotidiano das escolas públicas brasileiras. A pesquisa foi realizada por meio de uma abordagem qualitativa através de um estudo de caso etnográfico utilizando a observação participante, entrevistas semi estruturadas, pesquisa bibliográfica e documental, diário de campo, registro de sons e imagens. Sua fundamentação teórica teve como base a discussão sobre o ensino da Educação Ambiental na Educação Profissional enquanto projeto social através das práticas agroecológicas por meio de uma intervenção pedagógica emancipatória defendida por Ruscheinsky, Guimarães e Caporal, Freire assim como as propostas de Fino e Sousa sobre Inovação Pedagógica. O ensino da Educação ambiental como projeto social no local de estudo apresenta-se certamente enquanto possibilidade de Inovação Pedagógica por compor diferentes elementos essenciais à mudança cultural de uma escola. O caráter interdisciplinar das práticas agroecológicas une diferentes áreas do conhecimento, os saberes culturais locais e contribuem para uma aprendizagem significativa. Neste contexto, a educação é encarada como um projeto social emancipador que pode possibilitar a transformação do processo ensino aprendizagem em atitude de interação e reflexão favorecendo que alunos adquiram conhecimentos científicos a nível global e utilizem soluções em suas comunidades.
- In vitro plantlet regeneration from mature zygotic embryos of Pinus pinea L.: overcoming the rooting problemsPublication . Ragonezi, Carla; Zavattieri, Maria Amely; Martins, Maria do Rosário; Caldeira, Ana TeresaNa natureza, as plantas e os microrganismos estabelecem associações de várias ordens. Nas culturas in vitro de plantas, mesmo as associações favoráveis com microrganismos foram, durante muitos anos, consideradas como contaminantes. Só mais tarde, as vantagens da inoculação in vitro (co-cultura) foram demonstradas e as técnicas de biotização (bacterização ou micorrização) usadas com o objetivo de melhorar as condições de crescimento in vitro. As dificuldades do enraizamento in vitro de uma das espécies mais importantes da floresta mediterrânica portuguesa, Pinus pinea L., conduziu à escolha deste sistema biológico, como matéria de estudo para a tese. Neste estudo, foram utilizados fungos ectomicorrízicos para otimizar a fase de enraizamento de plantas de Pinus pinea L. micropropagadas via organogénese. A introdução de ectomicorrízas no processo de micropropagação reativou o crescimento das raízes e induziu a melhoria dos vários parâmetros do sistema radicular adventício conduzindo a uma menor perda de plantas durante a aclimatização. Com efeito, a micorrização melhorou a funcionalidade das raízes, facilitando a absorção de nutrientes e de água. Neste trabalho, efetuou-se também uma extensiva caracterização morfológica e molecular das ectomicorrízas associadas a P. pinea. Das várias co-culturas testadas, selecionou-se a interação Pisolithus arhizus/P. pinea para estudar os sinais bioquímicos pré-simbióticos estabelecidos durante as etapas iniciais da co-cultura in vitro. Para possibilitar este estudo foi desenvolvido um novo sistema de co-cultura, o qual já está patenteado. Os resultados indicam que a presença de compostos fenólicos, nomeadamente o ácido o-coumarico, poderão ser importantes mediadores na interação fungo/planta.
- Indigenous yeasts in Madeira wines: impact on the physicochemical and sensorial characterizationPublication . Miranda, Andreia Fátima Santos; Marques, José Carlos AntunesO Vinho Madeira é produzido pela fermentação espontânea através de leveduras indígenas presentes em uvas e adegas. A crescente exigência dos consumidores leva à necessidade de uniformizar o processo de vinificação. O presente trabalho visa avaliar a composição química de vinhos Madeira produzidos em diferentes adegas e com uvas colhidas de diferentes localizações (sul e norte). Depois, isolar e identificar as leveduras indígenas de mostos da casta Tinta Negra de diferentes localizações e adegas, e avaliar o impacto do uso de 5 leveduras indígenas não-Saccharomyces selecionadas (Hanseniaspora uvarum, Starmerella bacillaris, Pichia terricola, Pichia fermentans e Pichia kluyveri) na produção de vinho Madeira, como culturas puras iniciadoras, na composição química, perfil volátil e características sensoriais. Os resultados mostraram variabilibidade na composição química nas diferentes adegas, e baixa reprodutibilidade entre lotes da mesma adega. Uvas da região sul apresentaram níveis mais elevados de açúcares (196.32 g/L), polifenóis totais (270.18 mg GAE/L) e potencial antioxidante (128.48 mg Trolox/L). Os estudos da microflora de leveduas indígenas envolvidas na produção de vinho Madeira permitiram identificar 11 espécies nas adegas (Hanseniaspora uvarum, Starmerella bacillaris, Pichia kluyveri, Pichia fermentans, Saccharomyces cerevisiae, Torulaspora delbrueckii, Candida apicola, Cystobasidium minutum, Pichia terricola, Cystobasidium slooffiae, e Wicheramomyces anolalus) e 6 espécies nas uvas (Hanseniaspora uvarum, Starmerella bacillaris, Pichia kluyveri, Pichia fermentans, Saccharomyces cerevisiae, and Hanseniaspora opuntiae). Os vinhos produzidos por Pichia spp. demonstraram níveis mais elevados de polifenóis totais (367.68 mg GAE/L), enquanto os vinhos produzidos por Starmerella bacillaris demonstraram maior acidez (9.23 g/L) e menor conteúdo de voláteis (11.26%). O vinho produzido por Pichia kluyveri destacou-se na concentração total de volatéis (24.50%), dos quais 77.35% são estéres, obtendo 37% de preferência dos consumidores, com notas intensas de caramelo e especiarias. Portanto, Pichia kluyveri demonstrou potencial para ser utilizada como cultura iniciadora de fermentação na produção de vinho Madeira.
- Integrated valorization of Anona Cherimola Mill. seedsPublication . Branco, Pedro Miguel Sena da Costa; Castilho, Paula Cristina Machado Ferreira; Duarte, Luís Jorge Abreu Chorão de QuelhasAgricultural and agro-industrial residues are often considered both an environmental and an economical problem. Therefore, a paradigm shift is needed, assuming residues as biorefinery feedstocks. In this work cherimoya (Annona cherimola Mill.) seeds, which are lipid-rich (ca. 30%) and have a significant lignocellulosic fraction, were used as an example of a residue without any current valorization. Firstly, the lipid fraction was obtained by solvent extraction. Extraction yield varied from 13% to 28%, according to the extraction method and time, and solvent purity. This oil was converted into biodiesel (by base-catalyzed transesterification), yielding 76 g FAME/100 g oil. The obtained biodiesel is likely to be incorporated in the commercial chain, according to the EN14214 standard. The remaining lignocellulosic fraction was subjected to two alternative fractionation processes for the selective recovery of hemicellulose, aiming different products. Empirical mathematical models were developed for both processes, aiming future scale-up. Autohydrolysis rendered essentially oligosaccharides (10 gL-1) with properties indicating potential food/feed/pharmacological applications. The remaining solid was enzymatically saccharified, reaching a saccharification yield of 83%. The hydrolyzate obtained by dilute acid hydrolysis contained mostly monosaccharides, mainly xylose (26 gL-1), glucose (10 gL-1) and arabinose (3 gL-1), and had low content of microbial growth inhibitors. This hydrolyzate has proven to be appropriate to be used as culture media for exopolisaccharide production, using bacteria or microbial consortia. The maximum conversion of monosaccharides into xanthan gum was 0.87 g/g and kefiran maximum productivity was 0.07 g.(Lh)-1. This work shows the technical feasibility of using cherimoya seeds, and materials as such, as potential feedstocks, opening new perspectives for upgrading them in the biorefinery framework.
- Machine learning system for commercial banana harvestingPublication . Hayat, Ahatsham; Baglat, Preety; Mendonça, Fábio; Mostafa, Sheikh Shanawaz; Dias, Fernando Morgado; Baglat, Preety; Silva Mendonça, Fábio Rúben; Morgado-Dias, FernandoAbstract The conventional process of visual detection and manual harvesting of the banana bunch has been a known problem faced by the agricultural industry. It is a laborious activity associated with inconsistency in the inspection and grading process, leading to post-harvest losses. Automated fruit harvesting using computer vision empowered by deep learning could significantly impact the visual inspection process domains, allowing consistent harvesting and grading. To achieve the goal of the industry-level harvesting process, this work collects data from professional harvesters from the industry. It investigates six state-of-the-art architectures to find the best solution. 2,685 samples were collected from four different sites with expert opinions from industry harvesters to cut (or harvest) and keep (or not harvest) the banana brunch. Comparative results showed that the DenseNet121 architecture outperformed the other examined architectures, reaching a precision, recall, F1 score, accuracy, and specificity of 85%, 82%, 82%, 83%, and 83%, respectively. In addition, an understanding of the underlying black box nature of the solution was visualized and found adequate. This visual interpretation of the model supports human expert’s criteria for harvesting. This system can assist or replace human experts in the field.
- Novo sistema hidropónico aplicado à produção do tomate cereja (Lycopersicum esculentum Mill. var Moscatel RZ)Publication . Fernandes, Igor José Afonso; Cordeiro, Nereida Maria AbanoA hidroponia é uma técnica poderosa na utilização eficiente dos recursos agrícolas, pois permite um ganho quer na produtividade, quer na qualidade do fruto. Atualmente os sistemas hidropónicos utilizados em plantas de médio porte não são os mais adequados, sendo esta uma área a explorar. Neste trabalho criou-se um novo sistema hidropónico (Deep Large Flow Technique- DLFT) para aplicação a plantas de médio porte e avaliou-se o seu impacto no crescimento, produtividade, biomassa e qualidade do tomate cereja (Solanum lycopersicum var. Moscatel RZ). O sistema de cultivo tradicional (solo) e semi-hidropónico (suporte com fibra de coco) serviram como base de comparação. Observou-se que após 31 dias as plantas cultivadas no novo sistema hidropónico obtiveram um crescimento acentuado, apresentando 3x mais frutos. Em termos de produtividade, os sistemas hidropónicos foram iguais, sendo o sistema tradicional 4x inferior. O total de biomassa foi significativamente maior no novo sistema hidropónico, com mais 20% e 88% que o sistema semi-hidropónico e tradicional, respetivamente. As plantas produzidas no sistema DLFT apresentaram frutos com qualidade superior, com um rácio de monossacarídeos/acidez de 6,6 mg/g. O conteúdo total de ácidos gordos nos frutos cultivados com este sistema foi 39% e 44% superior aos do semihidropónico e do tradicional. Contrariamente, o conteúdo de flavonóides foi inferior nos frutos cultivados com o novo sistema hidropónico, tendo os frutos do sistema tradicional e do sistema semi-hidropónico 40% e 10% maior teor desta família de compostos. Os resultados obtidos neste estudo demonstram que a utilização do novo sistema hidropónico na produção de plantas de médio porte, aumenta o crescimento, a acumulação de biomassa e a qualidade do fruto. Assim, permite ao produtor reduzir os custos, rentabilizar a produção (menor tempo de produção), valorizar a biomassa da planta e aumentar a qualidade do produto. Também, através dos teores de carotenóides, ácidos gordos e polifenóis poderá inferir-se que ocorreu um menor impato dos stressses abióticos subjacentes aos sistemas nas plantas produzidas pelo sistema DLFT.
- Sistema de automatização para agricultura de precisãoPublication . Ramos, Carlos Filipe Vicente dos; Nóbrega, Leonel Domingos Telo; Gomes, Luís Armando de Aguiar OliveiraA agricultura de precisão tem atualmente uma grande importância, uma vez que junta o conhecimento adquirido através das tradicionais técnicas de cultivo com a precisão e a automação tecnológica. Uma das técnicas inerentes da agricultura de precisão é a hidroponia, sendo as plantas cultivadas com recurso a soluções aquosas e sem a disponibilidade do solo. Para apoio ao projeto foi montada uma pequena estufa com todo o equipamento necessário à hidroponia, na Ponta do Sol. Dentro desta, realizou-se todo o desenvolvimento e, consequentemente, a obtenção dos resultados deste projeto. Uma das grandes desvantagens dos sistemas de automatização em hidroponia é encontrarem-se ainda num patamar de elevado investimento, tornando-se numa realidade pouco possível para uma pequena/média escala ou para regiões de minifúndio, como é o caso da Ilha da Madeira. Foi, por isso, desenvolvido um sistema com recurso a elementos de baixo custo que automatizassem todo o controlo. Foram utilizados microcontroladores com Wi-Fi, que realizam a medição dos diversos valores dos sensores (por exemplo: da temperatura interior e da exterior, da humidade do ar, da altura da água do poço, etc.) e que comunicam até ao centro de processamento, sendo este um Raspberry Pi. Neste dispositivo, os dados são tratados para depois serem enviados e guardados numa base de dados remota. Além disto, foi desenvolvido uma aplicação web para apoio ao utilizador, sendo possível verificar as condições ambientais ao longo do tempo, os gastos e a gestão das suas produções, utilizando para isso, relatórios de produção e gráficos que permitem a correlação de valores. Foi também dada grande importância à monitorização e à recuperação de erros, já que este é um sistema suscetível a falhas. Neste trabalho, além de toda a parte do desenvolvimento arquitetural entre camadas de cliente, camada intermédia e camadas de dados, foi ainda estudada a utilização de sensores de humidade na raiz da planta. Desta forma, foi possível automatizar a recirculação de água, utilizando algoritmos que tornam possível uma elevada poupança no tempo total em que a bomba de água se encontra ligada. A poupança evidenciada rondou os 89%. Um dos equipamentos de elevado custo nestes sistemas é o equipamento de monitorização e de calibração automática da quantidade de nutrientes, sendo também criado um equipamento que realizasse estas funções, recorrendo a bombas de dosagem de baixo custo. Por fim, é de notar que os algoritmos de rega e todos os mecanismos de poupança presentes neste projeto tornam este sistema facilmente transformável num projeto que utilize, maioritariamente, energia fotovoltaica (em vez de ser só nos pontos de aquisição de dados, como é mais recorrente). Isto deve-se ao facto de o sistema ativar-se quando é apenas necessário e é ativado com maior frequência nos picos de produção de energia fotovoltaica.
- Utilização de resíduos orgânicos na reciclagem dos nutrientes e regeneração da produtividade dos solosPublication . Valente, Sofia José Fenes; Carvalho, Miguel Ângelo Almeida Pinheiro de; Gouveia, Carla Susana SilvaA degradação do solo, resultante da atividade humana e das alterações climáticas, ameaça a agricultura e o desenvolvimento sustentável, ao reduzir a capacidade de retenção de água e o teor de matéria orgânica, comprometendo a fertilidade e funções essenciais do solo. Este estudo avaliou o impacto da aplicação de composto orgânico e lamas desidratadas, na melhoria das propriedades físico químicas e biológicas do solo, ao aumentar a matéria orgânica e recuperar a qualidade do solo. Durante o projeto foram realizados dois ensaios na área agrícola da Quinta de São Roque Funchal, com a aplicação de 5 e 10 kg m² de composto em parcelas cultivadas com milho (Zea mays L.). Amostras de solo foram coletadas em diferentes estágios do ciclo produtivo do milho. Em paralelo, foi realizado um ensaio com a aplicação de composto e lamas desidratadas, numa área do Parque Natural da Madeira, em áreas afetadas por incêndios, tendo-se procedido à sua monitorização ao longo de um ano. As análises do solo incluíram parâmetros como pH, condutividade elétrica (CE), matéria orgânica (MO), azoto (N), carbono orgânico (Corg), capacidade de retenção de água (WHC), macronutrientes (K e P), contagem de microrganismos, atividade microbiológica e determinação da atividade enzimática de L-glutaminase e N-acetil-β-D-glucosaminidase (NAGase) no solo. Adicionalmente, foram obtidos dados de biomassa e produtividade do milho, assim como o índice de vegetação por diferença normalizada (NDVI). Os resultados indicam que a aplicação de 10 kg m-2 de composto teve um impacto significativo no solo em todos os ensaios realizados, com efeito nas caraterísticas físico-químicas do solo de pH, MO, Corg e macronutrientes, nas contagens de microrganismos, na atividade microbiológica de respiração basal e quociente metabólico e na atividade enzimática de L-glutaminase. Os tratamentos com 5 kg m-2 e lamas também tiveram efeitos notáveis nas propriedades do solo. Sequentemente foram evidentes os aumentos da biomassa e produtividade do milho (apesar de não ser significativo) e aumentos de NDVI. Estes resultados reforçam a importância da aplicação estratégica dos produtos orgânicos como práticas promissoras para a recuperação e melhoria das propriedades e produtividade do solo, promovendo a sustentabilidade agrícola e a resiliência dos ecossistemas degradados.