Models for optimizing selection based on adaptability and stability of cotton genotypes / Modelos para otimizar a seleção baseada em adaptabilidade e estabilidade de genótipos de algodão

ABSTRACT: In multi-environment trials (MET), large networks are assessed for results improvement. However, genotype by environment interaction plays an important role in the selection of the most adaptable and stable genotypes in MET framework. In this study, we tested different residual variances and measure the selection gain of cotton genotypes accounting for adaptability and stability, simultaneously. Twelve genotypes of cotton were bred in 10 environments, and fiber length (FL), fiber strength (FS), micronaire (MIC), and fiber yield (FY) were determined. Model selection for different residual variance structures (homogeneous and heterogeneous) was tested using the Akaike Information Criterion (AIC) and Bayesian Information Criterion (BIC). The variance components were estimated through restricted maximum likelihood and genotypic values were predicted through best linear unbiased prediction. The harmonic mean of relative performance of genetic values (HMRPGV) were applied for simultaneous selection for adaptability, stability, and yield. According to BIC heterogeneous residual variance was the best model fit for FY, whereas homogeneous residual variance was the best model fit for FL, FS, and MIC traits. The selective accuracy was high, indicating reliability of the prediction. The HMRPGV was capable to select for stability, adaptability and yield simultaneously, with remarkable selection gain for each trait.

RESUMO: Em ensaios multi-ambientes, grandes redes experimentais são utilizadas para a avaliação de genótipos, tentando contornar o efeito que a interação genótipo por ambiente desempenha na seleção genotípica. Neste estudo, objetivamos testar diferentes estruturas de variância residual e medir o ganho de seleção de genótipos de algodão, baseados em produtividade, adaptabilidade e estabilidade, simultaneamente. Doze genótipos de algodão foram plantados em 10 ambientes, sendo determinados o comprimento da fibra (CF), a resistência da fibra (RF), a micronaire (MIC) e produtividade de fibras (PF). A seleção do modelo para diferentes estruturas de variância residual (homogênea e heterogênea) foi testada usando o Critério de Informação de Akaike (AIC) e o Critério de Informação Bayesiano (BIC). Os componentes de variância foram estimados através de máxima verossimilhança restrita e os valores genotípicos foram preditos através da melhor predição linear não viesada. A média harmônica do desempenho relativo dos valores genéticos (HMRPGV) foram aplicadas para seleção simultânea para adaptabilidade, estabilidade e produtividade. De acordo com o BIC, a estrutura residual heterogênea apresentou o melhor ajuste para a característica PF, enquanto a estrutura residual homogênea apresentou o melhor ajuste para as características CF, RF e MIC. A acurácia seletiva foi alta, indicando confiabilidade da predição. O método HMRPGV foi capaz de selecionar para estabilidade, adaptabilidade e produtividade, simultaneamente, com notável ganho de seleção para cada característica.

Soil macrofauna in green manures preceding cotton growing / Macrofauna do solo em adubos verdes antecessoras ao cultivo do algodão

The objective of this work was to evaluate the abundance of the soil macrofauna in four green manure species, before the cotton crop. The experimental design was a randomized block design with four treatments: Mucuna pruriens (gray mucuna), Canavalia ensiformes (pork bean), Cajanus cajan (pigeon pea) and Crotalaria juncea (crotalaria). The macrofauna was captured by means of collections with collections using pitfall traps. The data were processed through the cluster analysis to verify the similarity among green manure species as to the occurrence of soil macrofauna. The orders Orthoptera, Coleoptera L (Larval), Hymenoptera and Coleoptera (adult), respectively, had the highest local relative abundance. There was a significant effect of the cover plants on the taxonomic groups and relative density of the soil macrofauna. Green manures were more determinant in the abundance and relative density of the soil macrofauna than the region climate. Up to 60 days after sowing the cotton crop, there was a beneficial influence of the green manures on the soil macrofauna.

Objetivou-se avaliar a abundância da macrofauna do solo em quatro espécies de adubos verdes, antecedendo a cultura do algodão. O experimento foi instalado na Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul - Unidade Experimental de Aquidauana, MS. O delineamento experimental adotado foi em blocos ao acaso com quatro tratamentos: Mucuna pruriens (mucuna cinza), Canavalia ensiformes (feijão de porco), Cajanus cajan (guandu anão)e Crotalaria juncea (crotalária) e quatro repetições.A macrofauna foi capturada por meio de coletas com armadilhas modelo Pitfall.Os dados foram processados mediantes a análise de agrupamento para verificar a similaridade entre as espécies de adubação verde quanto à ocorrência da macrofauna do solo.A maior abundância relativa local foram as ordens, Orthoptera, Coleoptera L (Larva), Hymenoptera e Coleoptera respectivamente. Houve efeito significativo das plantas de cobertura sobre os grupos taxonômicos e densidade relativa da macrofauna edáfica. Os adubos verdes foram mais determinantes na abundância e densidade relativa da macrofauna do solo que o clima da região. Até os 60 dias de implantação da cultura do algodão, houve influência benéfica dos adubos verdes sobre a população da macrofauna do solo.

Relationship between vegetation indices and agronomic performance of maize varieties under different nitrogen rates / Relação entre índices de vegetação e desempenho agronômico de variedades de milho sob diferentes doses de nitrogênio

Precision agriculture is a set of techniques that assist the monitoring of the agronomic performance of the maize crop by using vegetation indices. This study aimed to verify the relationship between vegetation indices, plant height, leaf N content, and grain yield of three maize varieties, grown under high and low N as topdressing. The experiment was carried out at the Fundação de Apoio à Pesquisa Agropecuária de Chapadão (Fundação Chapadão), located in the municipality of Chapadão do Sul, during the 2017/2018 season. The experiment consisted of a randomized block design with four replications, arranged in a 3x2 split-plot scheme. The first factor (plots) corresponded to three open-pollinated maize varieties (BRS 4103, BRS Gorotuba, and SCS 154), and the second factor (subplots) consisted of two N rates applied as topdressing (80 and 160 kg- 1). All the evaluated variables showed varieties x N interaction. Vegetation indices in maize varieties were influenced by the N rate applied as topdressing. Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) and Soil-adjusted Vegetation Index (SAVI) showed a higher correlation with plant height. At the same time, Normalized Difference Red Edge (NDRE) had a stronger association with leaf N content.

A agricultura de precisão é um conjunto de técnicas que auxiliam no monitoramento do desempenho agronômico da cultura do milho utilizando índices de vegetação. Este trabalho teve como objetivo verificar a relação entre índices de vegetação, altura de planta, teor de N foliar e rendimento de grãos de três variedades de milho, cultivadas sob alto e baixo N, em cobertura. O experimento foi realizado na Fundação de Apoio à Pesquisa Agropecuária de Chapadão, localizada no município de Chapadão do Sul, na safra 2017/2018. O experimento consistiu de um delineamento de blocos casualizados com quatro repetições, dispostos em esquema de parcelas subdivididas 3x2. O primeiro fator (parcelas) correspondeu a três variedades de milho de polinização aberta (BRS 4103, BRS Gorotuba e SCS 154), e o segundo fator (subparcelas) consistiu de duas doses de N aplicadas como cobertura (80 e 160 kg-1). Todas as variáveis avaliadas apresentaram interação variedades x N. Os índices de vegetação nas variedades de milho foram influenciados pela dose de N aplicada como cobertura. Os índices NDVI e SAVI mostraram uma maior correlação com a altura da planta, enquanto o NDRE apresentou uma associação mais forte com o conteúdo de N foliar.

Phenotypic adaptability of cotton genotypes to the brazilian cerrado for yield and fiber quality / Adaptabilidade fenotípica de genótipos de algodão ao cerrado brasileiro para produtividade e qualidade de fibras

Studies on the adaptability and stability are fundamental for plant breeding as they are an alternative to reduce the effects of genotypes x environments interaction (GxE). Moreover, they help identify cultivars with predictable behavior, which are responsive to environmental improvements, subsidizing cultivar recommendation. This study aimed to evaluate the genotypes x environments interaction in cotton genotypes grown in the Brazilian Cerrado and identify genotypes for favorable and unfavorable environments. During the 2013/2014 and 2014/2015 seasons, 19 competition trials were carried out with cotton in a randomized block design, with 12 treatments, and four replications. The traits cotton seed yield, fiber percentage, fiber length, and fiber strength were evaluated. Results revealed significant GxE interaction for all the fiber traits evaluated. Genotype BRS 369 RF revealed general adaptability and high predictability for the fiber traits evaluated.

Estudos sobre a adaptabilidade e estabilidade são fundamentais para o melhoramento de plantas, pois são considerados uma alternativa para reduzir os efeitos da interação genótipos x ambientes (GxE) e identificar cultivares com comportamento previsível e responsivo a melhorias ambientais, subsidiando a recomendação de cultivares. Este trabalho teve como objetivo investigar a interação genótipos x ambientes em genótipos de algodoeiro cultivados no Cerrado brasileiro e identificar genótipos para ambientes favoráveis e desfavoráveis. Durante as safras 2013/2014 e 2014/2015, foram realizados 19 ensaios de competição com algodão em delineamento de blocos ao acaso, com 12 tratamentos e quatro repetições. As características produtividade de sementes de algodão, porcentagem de fibras, comprimento de fibra e resistência das fibras foram avaliadas. Os resultados revelaram interação significativa da GxE para todas as características da fibra avaliada. O genótipo BRS 369 RF revelou adaptabilidade geral e alta previsibilidade para as características da fibra avaliada.

Environmental stratification in the brazilian cerrado on the yield and fiber quality of cotton genotypes / Estratificação ambiental no cerrado brasileiro sobre o rendimento e a qualidade da fibra dos genótipos de algodão

Environmental stratification studies are important for the plant breeding, since they allow to adequately plan the experimental network. The objective of this work was to identify similar environments for cotton cultivation in the Brazilian Cerrado regarding yield and fiber quality. Nineteen field studies were carried out in a randomized complete block design with twelve genotypes and four replicates. Agronomic (cotton seed yield and fiber percentage) and technological traits (length, micronaire, fiber strength) were evaluated. These results indicate that there are six environments (PVA3, MON, SHE1, SIN, PPA e TRIN) in which the cotton trials should be installed as a matter of priority owing to the phenotypic response pattern obtained for the evaluated traits. The remaining 13 environments are similar to each other for all traits and can be summarized in strategic locations depending on the ease of installation of the trials

Os estudos de estratificação ambiental são importantes para a criação de plantas, uma vez que permitem planejar adequadamente a rede experimental. O objetivo deste trabalho foi identificar ambientes similares para cultivo de algodão no Cerrado brasileiro quanto a produtividade e qualidade da fibra. Dezenove experimentos foram realizados em um delineamento de blocos ao acaso com doze genótipos e quatro repetições. Foram avaliados caracteres agronômicos (produtividade de algodão em caroço e porcentagem de fibra) e tecnológicas (comprimento, micronaire, resistência de fibras). Os resultados indicam que existem seis ambientes (PVA3, MON, SHE1, SIN, PPA e TRIN) em que os ensaios de algodão devem ser instalados como prioritários devido ao padrão de resposta fenotípica obtido para os traços avaliados. Os 13 ambientes restantes são semelhantes entre si para todos os caracteres e podem ser resumidos em locais estratégicos, de acordo com a facilidade de instalação dos ensaios.