Biochar amendment improves degraded pasturelands in Brazil: environmental and cost-benefit analysis.

Most deforested lands in Brazil are occupied by low-productivity cattle ranching. Brazil is the second biggest meat producer worldwide and is projected to increase its agricultural output more than any other country. Biochar has been shown to improve soil properties and agricultural productivity when added to degraded soils, but these effects are context-dependent. The impact of biochar, fertilizer and inoculant on the productivity of forage grasses in Brazil (Brachiaria spp. and Panicum spp.) was investigated from environmental and socio-economic perspectives. We showed a 27% average increase in Brachiaria production over two years but no significant effects of amendment on Panicum yield. Biochar addition also increased the contents of macronutrients, soil pH and CEC. Each hectare amended with biochar saved 91 tonnes of CO2eq through land sparing effect, 13 tonnes of CO2eq sequestered in the soil, equating to U$455 in carbon payments. The costs of biochar production for smallholder farmers, mostly because of labour cost, outweighed the potential benefits of its use. Biochar is 617% more expensive than common fertilizers. Biochar could improve productivity of degraded pasturelands in Brazil if investments in efficient biochar production techniques are used and biochar is subsidized by low emission incentive schemes.

Parametrization of the Davis Growth Model using data of crossbred Zebu cattle

The system of differential equations proposed by Oltjen et al. [1986, named Davis Growth Model (DGM)] to represent cattle growth has been parameterized with data from Bos taurus (British) and Bos indicus (Nellore) breeds. The DGM has been successfully used for simulation and decision support in the United States. However, the effect of about 30 years of genetic improvement and the use of different breeds may affect the model parameter values, which also may need to be re-estimated for crossbred animals. The aim of this study was to estimate parameter values and confidence intervals for the DGM with growth and body composition data from Zebu crossbred animals. Confidence intervals and asymptotic distribution were generated through nonparametric bootstrap with data from a field experiment conducted in Brazil. The parameters showed normal probability distribution for most scenarios. The rate constant for deoxyribonucleic acid (DNA) synthesis had a minimum increase of 156 % and the maximum of 389 %, compared to the original values and the maintenance requirement had a minimum increase of 126 % and maximum of 160 % compared to the original values. Lower limits of 95 % confidence intervals for the parameters related to maintenance and protein accretion rates were higher than the original estimates of the DGM, evidencing genetic differences of the Zebu crossbred animals in relation to the original DGM parameters.

Parametrization of the Davis Growth Model using data of crossbred Zebu cattle

The system of differential equations proposed by Oltjen et al. [1986, named Davis Growth Model (DGM)] to represent cattle growth has been parameterized with data from Bos taurus (British) and Bos indicus (Nellore) breeds. The DGM has been successfully used for simulation and decision support in the United States. However, the effect of about 30 years of genetic improvement and the use of different breeds may affect the model parameter values, which also may need to be re-estimated for crossbred animals. The aim of this study was to estimate parameter values and confidence intervals for the DGM with growth and body composition data from Zebu crossbred animals. Confidence intervals and asymptotic distribution were generated through nonparametric bootstrap with data from a field experiment conducted in Brazil. The parameters showed normal probability distribution for most scenarios. The rate constant for deoxyribonucleic acid (DNA) synthesis had a minimum increase of 156 % and the maximum of 389 %, compared to the original values and the maintenance requirement had a minimum increase of 126 % and maximum of 160 % compared to the original values. Lower limits of 95 % confidence intervals for the parameters related to maintenance and protein accretion rates were higher than the original estimates of the DGM, evidencing genetic differences of the Zebu crossbred animals in relation to the original DGM parameters.(AU)

Modelagem bioeconômica da transferência de embriões em bovinos / Bioeconomic model in bovine embryo transfer

O objetivo deste trabalho foi desenvolver um modelo matemático orientado a eventos de simulação, para auxiliar tomadas de decisão relativas à transferência de embriões em bovinos, considerando-se as dinâmicas de dois componentes da transferência de embriões: receptoras e embriões. Na simulação, não se avaliaram respostas individuais de doadoras a coletas consecutivas e eventos correspondentes na transferência de embriões. Simulou-se o mesmo protocolo para superovulação a todas as doadoras. Receptoras foram sincronizadas simulando-se o uso de prostaglandina. O número de embriões viáveis produzido por doadora e sua variabilidade tiveram como base um processo aleatório de simulação de Monte Carlo, que pressupôs uma distribuição exponencial negativa de densidade de probabilidade. Custos e receitas foram inseridos no modelo por meio de um cenário-base para calcular indicadores econômicos de rentabilidade. A análise sugeriu a impraticabilidade da atividade, se realizada diante do cenário proposto (VPL – R$: 57.596,69). A partir do cenário proposto, o custo médio estimado foi de R$ 1.178,19, e de R$ 980,03, para se obter uma prenhez a partir de uma situação otimizada, sugerida pelo modelo (5/100; 5/190).

A simulation model related to embryo transfer programs in bovine was carried out through a mathematical model directed to events, considering the dynamic of two resources: recipients and embryos. Individual answers of donors to consecutive collections and corresponding events in embryo transfer were not evaluated. The same protocol for superovulation was simulated for all the donor collections, using similar doses of hormones and drugs for all the animals. Recipients were synchronized using prostaglandin. Meantime, the number of viable embryos produced by donor and its variability were based at Monte Carlo random simulation process, which presupposed a negative exponential distribution of density of probability. Costs were inserted in the model through a basis scenery to calculate economic indicators of profitability (cost per pregnancy, Net Present Value and Internal Rate of Return). The analysis suggested the impracticality of the activity if it is carried out in the proposed scenery NPV (US$ - 25,042.04). An estimate average cost of US$ 512.25 and of US$ 426.01 was obtained by the proposed scenery to get a pregnancy at an optimized situation, (5/100; 5/190).

Análise da produção de embriões na fertilização in vitro e transferência de embriões para doadoras nelore / Analysis of embrio production in vitro fertilization and embryo transfer to nellore donors

Ajustou-se uma função de densidade probabilidade para o número de embriões viáveis produzidos após fertilização in vitro em doadoras da raça Nelore, a partir de dados fornecidos pela Associação Brasileira de Criadores de Zebu (ABCZ), referente à análise de 20.619 doadoras, 71.602 aspirações e um total de 509.643 embriões. Modelou-se a densidade probabilidade do número de embriões viáveis mediante a função exponencial, executando-se a determinação dos parâmetros por meio da máxima verossimilhança, em um método de gradiente não linear. O nível de precisão obtido foi de RMSE = 0,040 e R2 = 0,98, para a representação da probabilidade do número de embriões viáveis produzidos por doadoras Nelore na técnica de fertilização in vitro(FIV). Para comparar os modelos (curvas de probabilidade de transferência de embriões ajustada por Beltrame,em 2006, e de FIV, neste trabalho), aplicou-se a técnica de comparação de curvas com o teste F (Silva e Azevedo, 2002). Não foram encontradas diferenças entre as curvas do número de embriões viáveis obtidos após coleta e produzidos após aspiração de doadoras na raça Nelore. Ainda, sugere-se a existência de um fator único limitante que afete biologicamente a produção de embriões nas técnicas de transferência de embriões e fertilização in vitro.

A probability density function for the number of viable embryos produced after an in vitro fertilization program in Nellore donors was adjusted through data provided by the Brazilian Association of Zebu breeders. Results were based on 20,619 donors, 71,602 aspirations and the total of 509,643 embryos. The probability density function of the number of viable embryos was modeled using exponential distribution. Parameters fitting were carried out for the maximum likelihood using a non-linear gradient method. The precision level was RMSE = 0.040 and R2 = 0.98 for the representation of probability of number of viable embryos produced by Nellore donors by in vitro fertilization technique. To analyze probability density of embryo recovery (Beltrame, 2006) with in vitro fertilization adjust was used the curve comparison test through F test (Silva and Azevedo, 2002). There were no differences between the curves. These results suggest that there may be a unique and restricting factor that affects biologically the embryo production on the embryo transfer and in vitro fertilization techniques.

Análise da produção de embriões na fertilização in vitro e transferência de embriões para doadoras nelore / Analysis of embrio production in vitro fertilization and embryo transfer to nellore donors

Ajustou-se uma função de densidade probabilidade para o número de embriões viáveis produzidos após fertilização in vitro em doadoras da raça Nelore, a partir de dados fornecidos pela Associação Brasileira de Criadores de Zebu (ABCZ), referente à análise de 20.619 doadoras, 71.602 aspirações e um total de 509.643 embriões. Modelou-se a densidade probabilidade do número de embriões viáveis mediante a função exponencial, executando-se a determinação dos parâmetros por meio da máxima verossimilhança, em um método de gradiente não linear. O nível de precisão obtido foi de RMSE = 0,040 e R2 = 0,98, para a representação da probabilidade do número de embriões viáveis produzidos por doadoras Nelore na técnica de fertilização in vitro(FIV). Para comparar os modelos (curvas de probabilidade de transferência de embriões ajustada por Beltrame,em 2006, e de FIV, neste trabalho), aplicou-se a técnica de comparação de curvas com o teste F (Silva e Azevedo, 2002). Não foram encontradas diferenças entre as curvas do número de embriões viáveis obtidos após coleta e produzidos após aspiração de doadoras na raça Nelore. Ainda, sugere-se a existência de um fator único limitante que afete biologicamente a produção de embriões nas técnicas de transferência de embriões e fertilização in vitro.(AU)

A probability density function for the number of viable embryos produced after an in vitro fertilization program in Nellore donors was adjusted through data provided by the Brazilian Association of Zebu breeders. Results were based on 20,619 donors, 71,602 aspirations and the total of 509,643 embryos. The probability density function of the number of viable embryos was modeled using exponential distribution. Parameters fitting were carried out for the maximum likelihood using a non-linear gradient method. The precision level was RMSE = 0.040 and R2 = 0.98 for the representation of probability of number of viable embryos produced by Nellore donors by in vitro fertilization technique. To analyze probability density of embryo recovery (Beltrame, 2006) with in vitro fertilization adjust was used the curve comparison test through F test (Silva and Azevedo, 2002). There were no differences between the curves. These results suggest that there may be a unique and restricting factor that affects biologically the embryo production on the embryo transfer and in vitro fertilization techniques.(AU)

Modelagem bioeconômica da transferência de embriões em bovinos / Bioeconomic model in bovine embryo transfer

O objetivo deste trabalho foi desenvolver um modelo matemático orientado a eventos de simulação, para auxiliar tomadas de decisão relativas à transferência de embriões em bovinos, considerando-se as dinâmicas de dois componentes da transferência de embriões: receptoras e embriões. Na simulação, não se avaliaram respostas individuais de doadoras a coletas consecutivas e eventos correspondentes na transferência de embriões. Simulou-se o mesmo protocolo para superovulação a todas as doadoras. Receptoras foram sincronizadas simulando-se o uso de prostaglandina. O número de embriões viáveis produzido por doadora e sua variabilidade tiveram como base um processo aleatório de simulação de Monte Carlo, que pressupôs uma distribuição exponencial negativa de densidade de probabilidade. Custos e receitas foram inseridos no modelo por meio de um cenário-base para calcular indicadores econômicos de rentabilidade. A análise sugeriu a impraticabilidade da atividade, se realizada diante do cenário proposto (VPL R$: 57.596,69). A partir do cenário proposto, o custo médio estimado foi de R$ 1.178,19, e de R$ 980,03, para se obter uma prenhez a partir de uma situação otimizada, sugerida pelo modelo (5/100; 5/190).(AU)

A simulation model related to embryo transfer programs in bovine was carried out through a mathematical model directed to events, considering the dynamic of two resources: recipients and embryos. Individual answers of donors to consecutive collections and corresponding events in embryo transfer were not evaluated. The same protocol for superovulation was simulated for all the donor collections, using similar doses of hormones and drugs for all the animals. Recipients were synchronized using prostaglandin. Meantime, the number of viable embryos produced by donor and its variability were based at Monte Carlo random simulation process, which presupposed a negative exponential distribution of density of probability. Costs were inserted in the model through a basis scenery to calculate economic indicators of profitability (cost per pregnancy, Net Present Value and Internal Rate of Return). The analysis suggested the impracticality of the activity if it is carried out in the proposed scenery NPV (US$ - 25,042.04). An estimate average cost of US$ 512.25 and of US$ 426.01 was obtained by the proposed scenery to get a pregnancy at an optimized situation, (5/100; 5/190).(AU)

Evolution studies from embryo transfer and in vitro fertilization in Nelore cattle at Brazil / Estudo da evolução das biotécnicas de Transferência de Embriões e Fertilização in vitro na raça Nelore no Brasil

Data from Brazilian Association of Zebu Breeders were used to show the evolution of conventional embryo transfer (ET) and in vitro fertilization techniques between 1997 and 2007 for the Nelore cattle in Brazil. Data from 109.775 conventional embryo transfer and 73.121 ovum pickup (OPU) were used. The embryo transfer supremacy was observed until 2004 when a considerable increase of OPU number over ET occurred. More ET and OPU were carried out in Southeast and Mid-West than in others Brazilian regions. The average number of viable embryo along the analysis period is close to that reported by literature (between 5 and 7 embryos per flushing or OPU session).

Arquivos da Associação Brasileira dos Criadores de Zebu foram utilizados para traçar um panorama da evolução das biotécnicas de transferência de embriões e fertilização in vitro dos anos de 1997 a 2007 para a raça Nelore no Brasil. Registros de 109.775 coletas de embriões e de 73.121 aspirações foram disponibilizadas para análise. Observou-se a supremacia da técnica de transferência de embriões até o ano de 2004 com posterior crescimento da fertilização in vitro. As regiões Sudeste e Centro Oeste se destacaram na execução de ambas as biotécnicas. As médias de embriões viáveis produzidos pelas duas biotécnicas no decorrer dos anos nas regiões do país se encontram próximas as relatadas pela literatura (entre cinco e sete embriões por coleta ou aspiração).