Em formação

As frutas podem ser afetadas por anticongelantes no solo?


Devido a um acidente, cerca de 2L de anticongelante de carro (etilenoglicol e inibidores de corrosão) foram derramados no solo na base de uma figueira. Estou me perguntando se há alguma maneira de o anticongelante entrar na fruta? As bactérias do solo irão decompô-lo com o passar do tempo? Eu fiz uma pesquisa na web que indicou que o antifreexe pode ser prejudicial para as raízes das plantas e pode impedir seu crescimento. Não consegui encontrar nenhuma informação indicando se ele tem alguma chance de realmente entrar na fruta. Eu me pergunto se a molécula de etanoglicol (etano 1, 2 diol) é muito grande para entrar no sistema radicular. Seu conselho seria apreciado.

Atenciosamente Chris


Resumo

Esta revisão enfoca a literatura referente às interações de leveduras do solo com fatores bióticos e abióticos em seu ambiente. As leveduras do solo não afetam apenas o crescimento microbiano e das plantas, mas também podem desempenhar um papel na formação de agregados do solo e na manutenção da estrutura do solo. Servindo como uma fonte de nutrientes para predadores bacterianos, faunísticos e do Protistão, as leveduras do solo contribuem para processos ecológicos essenciais, como a mineralização de material orgânico e a dissipação de carbono e energia através do ecossistema do solo. Algumas leveduras do solo também podem desempenhar um papel nos ciclos de nitrogênio e enxofre e têm a capacidade de solubilizar fosfatos insolúveis, tornando-os mais prontamente disponíveis para as plantas. Recentemente, o potencial das leveduras de solo como promotoras de crescimento vegetal e condicionadoras de solo tem sido estudado com o objetivo de utilizá-las no campo da agricultura sustentável.

Destaques da Pesquisa

► Leveduras do solo afetam o crescimento microbiano e das plantas. ► As leveduras desempenham um papel importante na manutenção da estrutura do solo e na formação de agregados. ► As leveduras participam dos ciclos de nutrientes do solo e dos processos de mineralização. ► As leveduras servem como fonte de nutrientes para uma diversidade de predadores do solo. ► Leveduras de solo têm potencial como promotores de crescimento de plantas e condicionadores de solo.


De que maneira a fumigação afeta a saúde do solo?

A maioria das pessoas concorda que a saúde do solo é um componente chave para a saúde das colheitas e sustentabilidade agrícola. No entanto, não padronizamos uma definição clara e mensurável de saúde do solo. Você descobrirá que é um conceito vago na maioria das discussões. Precisamos de uma definição adequada de saúde do solo porque ajudará os produtores a escolher as melhores práticas de manejo da saúde do solo, uma parte importante da sustentabilidade da fazenda.

A fumigação ganha má reputação

No que diz respeito à fumigação do solo, a maioria dos artigos sobre o tema apresentou as opiniões e perspectivas de alguns pesquisadores acadêmicos financiados por bolsas alternativas de fumigação. Isso cria uma representação desequilibrada da fumigação do solo moderno para a saúde do solo, que serve para obscurecer a compreensão do tópico pelos produtores e pela comunidade agrícola em geral. Os produtores precisam de definições claras de saúde do solo no que se refere à realidade de suas fazendas.

Há um grande volume de pesquisas científicas publicadas mostrando que os fumigantes do solo, como a cloropicrina, não prejudicam a saúde do solo e, na verdade, a melhoram. Mas a principal razão pela qual os produtores usam fumigantes de solo é porque eles funcionam.

Os fumigantes de solo são pesticidas de uso restrito, especializados devido à sua volatilidade e movimento através dos poros do solo. Os fumigantes do solo funcionam porque descobrimos que seu efeito líquido dentro de dias e semanas após a aplicação sob o solo (a uma profundidade de 20 centímetros ou mais) reduz muito a incidência de pragas e doenças que habitam o solo.

Simultaneamente, os microrganismos do solo (bactérias e fungos), que não causam doenças nas plantações, aproveitam as novas fontes de alimentos disponíveis criadas pela fumigação do solo e rapidamente dominam a população microbiológica do solo.

O mantra para alguns é que os fumigantes do solo são ruins. Quando fumigantes de solo são mencionados em um artigo apresentando alternativas de fumigantes, os fumigantes de solo geralmente são descritos como dizimando a microbiologia do solo, diminuindo a diversidade de microrganismos e, pior ainda, criando uma dependência de seu uso contínuo.

No entanto, a ciência diz o contrário. Há uma vasta experiência da indústria e uma literatura científica correspondentemente abundante que vai de 1936 a 2020, que mostra que alguns fumigantes de solo podem fazer parte de um plano de sustentabilidade de longo prazo que beneficia a saúde do solo.

Nem todos os fumigantes são iguais

Obviamente, cada fumigante de solo afeta a biologia do solo de maneira diferente e, como tal, deve ser avaliado individualmente. Não podemos colocar todos na mesma cesta.

Coletivamente, este corpo de literatura científica revela que as comunidades microbianas do solo são complexas, resilientes, robustas, recolonizadoras rápidas e exploram as fontes de alimento recentemente disponíveis criadas pela fumigação do solo.

Por exemplo, é relatado que a fumigação com cloropicrina realmente aumenta a população do fungo Trichoderma spp., que é conhecido por melhorar a saúde do solo e da colheita. Assim, a escolha específica do fumigante afetará não apenas a população de pragas do solo, mas também pode conduzir a proliferação de organismos benéficos para a saúde do solo e o crescimento da cultura. Este é um exemplo claro que não apóia a narrativa de que os fumigantes esterilizam o solo.

Pesquisas recentes publicadas usando técnicas poderosas, como sequenciamento de DNA de alto rendimento avançado, revelaram que a biomassa microbiana e a diversidade no solo se restabelecem e estabilizam dentro de dias a semanas após o uso de fumigantes como cloropicrina e 1,3-diclorpropeno (1 , 3-D). Esses métodos analíticos fornecem uma análise mais abrangente e geneticamente específica dos tipos e números de micróbios do solo em uma fazenda.

Como regra geral, os micróbios do solo que causam doenças nas plantas dependem, por sua natureza, da planta hospedeira. E eles se recuperam muito mais lentamente em comparação com os organismos de vida livre, que representam a grande maioria do microbioma do solo.

Uma necessidade de definir a saúde do solo?

Os equívocos fundamentais que cercam os efeitos dos fumigantes do solo na saúde do solo surgem, em parte, da falta de uma definição universalmente aceita. Uma definição de saúde do solo precisa ser relevante para os objetivos pragmáticos dos agricultores no que diz respeito ao manejo do solo e ao cultivo de safras saudáveis ​​e lucrativas em um sistema de produção perpétuo e sustentável. Considere esta definição proposta de saúde do solo:

  1. Populações reduzidas de pragas do solo
  2. A proliferação de microrganismos benéficos para a saúde da cultura
  3. Características ótimas químicas e físicas do solo que atendem às necessidades específicas da cultura que está sendo cultivada.

Podemos medir cada um desses três componentes do solo e, portanto, comparar diferentes solos ou tratamentos.

Se quisermos comparar solo fumigado x não fumigado ou mais amplamente, ou solo tratado x não tratado, ou um fumigante com outro, podemos estabelecer um conjunto de parâmetros de saúde do solo que quantificamos usando esta definição como uma estrutura. Uma definição mensurável e específica da saúde do solo nos permitirá interpretar mais objetivamente a literatura científica relevante para este tópico, bem como definir o significado prático da pesquisa atual.

Por último, uma definição de saúde do solo facilita nossas conversas com a grande indústria agrícola, incluindo órgãos reguladores e produtores que desejam compreender os efeitos que os fumigantes têm em seu solo.

Qual é o significado prático disso para o produtor?

Em primeiro lugar, coloca o foco das discussões sobre a saúde do solo e da pesquisa associada no que é mais importante, reduzindo as perdas de safra causadas por pragas e doenças sem diminuir ou ameaçar a sustentabilidade agrícola. Os objetivos da pesquisa de saúde do solo se concentrarão em demonstrar a diminuição da perda de safra, aumento da produtividade e obtenção de um perfil microbiológico do solo que seja robusto, diverso e favorável à saúde geral da safra.

Em segundo lugar, a indústria agrícola, pesquisadores universitários e privados, consultores e os produtores a quem servimos podem formar parcerias mais eficazes na descoberta e caracterização de traços específicos do microbioma do solo que melhor apoiam a saúde do solo. Nesse esforço, podemos utilizar tecnologia moderna e poderosa, como ferramentas de identificação genética para avaliar perfis de comunidade microbiológica do solo anteriormente elusivos que identificam quais organismos estão presentes em diferentes regimes de tratamento do solo e chegar a conclusões sobre quais estratégias de tratamento resultam nos melhores resultados de ambos saúde do solo e produção de safras.

Ampliar a conversa sobre a saúde do solo e focar a pesquisa nos principais aspectos da saúde do solo fornecerá à comunidade agrícola informações mais completas sobre a saúde do solo e mais opções para a sustentabilidade da fazenda.


Materiais e métodos

Procura literária

Realizamos uma pesquisa bibliográfica exaustiva nos bancos de dados Web of Science (thomsonreuters.com) e Google Scholar (scholar.google.com) usando as palavras-chave 'biochar', 'char', 'black carbon', 'charcoal' e 'agchar' (pesquisa mais recente, 25 de junho de 2012). A literatura citou seções de revisões de literatura publicadas (por exemplo, Glaser et al., 2002 Atkinson et al., 2010 Spokas et al., 2011) foram consultados para fontes adicionais. Para cada artigo identificado, avaliamos o título e o resumo para determinar se ele continha dados originais e medimos as respostas de interesse (crescimento da planta, nutrientes do solo e organismos do solo). Os artigos que atenderam a esses critérios foram examinados em detalhes.

Embora o biochar se refira especificamente à biomassa pirolisada que é intencionalmente aplicada ao solo para aplicações ambientais (Lehmann & Joseph, 2009), incluímos carvão derivado da carbonização hidrotérmica (Rilling et al., 2010). Excluímos estudos que examinaram a resposta à deposição de incêndios florestais e aplicações históricas de carvão, como aqueles encontrados em solos de 'Terra Preta', porque a natureza exata e a quantidade de material de correção não podem ser conhecidas. Os estudos que incluíram contaminantes do solo, interferência alleopática testada, respostas médias entre diferentes ensaios ou não continham controles apropriados também foram excluídos. Esse processo identificou 114 artigos publicados.

Extração de dados

Os dados das variáveis ​​do ecossistema que foram medidas em mais de cinco estudos foram extraídos dos artigos identificados, incluindo produção de plantas e conteúdo de nutrientes, composição do organismo do solo e disponibilidade de nutrientes. Os dados relativos aos fluxos de gás e taxas de processo estavam fora do escopo desta análise. Dentro de cada artigo, os dados foram divididos em "experimentos" com base nas diferenças no solo, material de biochar e / ou espécies de plantas, resultando em 371 experimentos independentes (tabela suplementar 1). Diferentes taxas de aplicação de biochar e adição de nutrientes suplementares (inorgânicos e orgânicos) foram consideradas variáveis ​​dentro de um experimento.

Durante a extração de dados, selecionamos tratamentos e condições experimentais que eram mais representativas das condições normais de campo. Por exemplo, se os organismos do solo foram manipulados em um experimento, apenas os dados de solos não esterilizados foram usados. Outras regras de decisão incluíram extrair apenas os dados finais de medições repetidas e dados de nutrientes da camada superior do solo. Também tivemos que manipular os dados apresentados para permitir comparações. Em 43% dos experimentos, a taxa de aplicação de biochar foi apresentada como massa por área, esses dados foram convertidos para o volume percentual, assumindo uma densidade aparente do solo de 1,5 g cm-3, a menos que indicado de outra forma. Valores de pH medidos com CaCl2 foram comparados com o pH medido com água destilada usando a fórmula pH-H2O = 1,65 + (0,86 * pH- [CaCl2]) (Augusto et al., 2008). Os dados de produtividade de plantas cultivadas em uma comunidade de espécies mistas foram somados. A relação entre o tecido acima do solo e abaixo do solo e a biomassa total também foram calculados nos casos em que os dados acima e abaixo do solo foram relatados. Também obtivemos informações auxiliares sempre que possível, incluindo cenário experimental, duração do estudo, tipo de fertilizante, nutrientes do solo e pH, composição do biochar, fonte de matéria-prima, condições de pirólise e status de ativação. O grupo funcional dos organismos-alvo foi anotado e se for uma planta, registramos seu tempo de vida.

Usamos a razão de resposta transformada em log natural como uma medida do tamanho do efeito (Hedges et al., 1999 Lajeunesse & Forbes, 2003): RRX = ln (T/C), Onde T é o valor medido da variável de resposta ao tratamento X [biochar (B), fertilizante (F), ou ambos (BF)] e C é o valor nos solos não tratados - o controle. Para aqueles estudos em que o fertilizante foi adicionado aos tratamentos de controle e biochar, a razão de resposta foi modificada RRX = ln (BF / F). Usamos RRBFC e RRBFF para distinguir entre as verdadeiras condições fatoriais e aquelas em que todos os tratamentos recebem fertilizante, respectivamente. Com exceção da análise da taxa de biochar (descrita abaixo), calculamos a resposta média à aplicação do material antes de calcular o RRX quando os estudos incluíram múltiplos biochar (n = 20) ou taxas de aplicação de fertilizantes. Para garantir que nossos resultados não fossem afetados por essa decisão, calculamos uma taxa de resposta usando a resposta máxima e a comparamos com o cenário de resposta média e eles não foram significativamente diferentes.

O efeito da taxa de aplicação de biochar na produtividade acima do solo foi calculado de maneira semelhante ao RRB, mas, neste caso, a resposta ao biochar foi calculada para cada taxa de aplicação de biochar relatada, em vez da média de todas as quantidades de aplicação. A inclinação de cada uma das superfícies de resposta foi determinada.

Análise

Todas as análises estatísticas e apresentação gráfica foram realizadas no R 2.12.2 e no pacote ggplot2 (Wickham, 1999 R Development Core Team, 2011). Como as distribuições de dados tendiam a ser ligeiramente distorcidas, usamos testes não paramétricos. Para determinar se o biochar afetou significativamente as variáveis ​​do ecossistema, usamos testes de classificação sinalizada de Wilcoxon para comparar o RR médioB com zero. Usamos testes de classificação sinalizada de Wilcoxon pareados para comparar o tamanho do efeito do biochar com o do fertilizante (RRB vs. RRF) Para determinar se houve um efeito superaditivo da aplicação de biochar e fertilizante, usamos dois testes para determinar se: Primeiro, para estudos de aplicação fatorial, calculamos uma estatística de teste (θ) a partir dos dados originais [θ = ln ((biochar / controle) + (fertilizante / controle))] que representa o efeito aditivo potencial da adição de ambos os materiais. Comparamos θ com RRBFC, ou o efeito observado da adição de biochar e fertilizante, usando um teste unilateral da soma de postos de Wilcoxon. Em segundo lugar, para os casos em que o fertilizante foi aplicado às condições de controle e biochar, usamos um teste de classificação sinalizada de Wilcoxon para determinar se RRBFF era diferente de zero. Comparamos o efeito do biochar em plantas anuais e perenes, comparando as respostas de produtividade (RRB) usando testes de soma de postos de Wilcoxon.

Nossa capacidade de avaliar como as condições do local interagem com o biocarvão foi limitada pela falta de relatórios consistentes da química do biocarvão e das características do solo entre os estudos e só foi possível analisar essas variáveis ​​com mais de 100 estudos: produtividade acima do solo e pH. O RR médioB para biochars de diferentes materiais de origem foram comparados com anova, e os efeitos da latitude, temperatura de pirólise e razão C: N foram determinados usando regressão. Usamos erros padrão robustos para regressões usando pH para corrigir a heterocedastidade.

Muitas revisões da literatura sobre os efeitos do biochar, como o Lehman et al. (2011), Atkinson et al. (2010) e Spokas et al. (2011), incluem o carvão ativado em sua definição mais ampla de biochar. Comparamos as taxas de resposta (RRB) de nossos dados de biochar com taxas de resposta de estudos que usaram carvão ativado (Ridenour & Callaway, 2001 Kulmatiski & Beard, 2006 Chan et al., 2008 Lau et al., 2008 Weißhuhn et al., 2009 Wurst et al., 2010 Hale et al., 2011 Hass et al., 2012 Rajkovich et al., 2012), e usaram os testes de soma de postos de Wilcoxon para determinar se as respostas desses dois produtos são semelhantes (Tabela suplementar 2).

Para avaliar o potencial de viés introduzido a partir de dados não publicados, estimamos o número hipotético de estudos de efeito zero não relatados necessários para produzir um efeito geral não significativo (Rosenthal, 1979 Harpole et al., 2007). Este número 'à prova de falhas' é calculado como X = (k/2.706) [k() 2 - 2,706]. Onde k é o número de estudos que mediram a variável de interesse, e é a média dos desvios-padrão normalizados do k estudos. Excluímos estudos que não relataram a significância de seus dados. Uma estimativa conservadora de = 1,645 pode ser usada para estudos com efeitos significativos (P & lt 0,05) e = 0 para estudos que relatam respostas não significativas ao biochar (Tabela suplementar 3).


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Fertilizantes e acidez do solo

- A acidificação do solo é um processo natural em ambientes de alta pluviosidade, onde a lixiviação acidifica o solo lentamente ao longo do tempo.

- A agricultura intensiva pode acelerar a acidificação do solo por meio de muitos processos - aumentando a lixiviação, adição de fertilizantes, remoção de produtos e acúmulo de matéria orgânica do solo.

- De todos os principais nutrientes do fertilizante, o nitrogênio é o principal nutriente que afeta o solo pH, e os solos podem se tornar mais ácidos ou mais alcalinos, dependendo do tipo de fertilizante de nitrogênio usado.

- Os produtos à base de nitrato são os menos acidificantes dos fertilizantes de nitrogênio, enquanto os produtos à base de amônio têm o maior potencial para acidificar o solo.

- A acidificação do solo devido ao uso de fertilizantes fosfatados é pequena em relação à atribuída ao nitrogênio, devido à menor quantidade deste nutriente utilizada e à menor acidificação por kg de fósforo. O ácido fosfórico é o fertilizante de fósforo mais acidificante.

- Os fertilizantes de potássio têm pouco ou nenhum efeito no solo pH.

A acidificação do solo é um fenômeno natural generalizado em regiões com média a alta pluviosidade, e os sistemas de produção agrícola podem acelerar os processos de acidificação do solo por meio da perturbação dos ciclos naturais de nitrogênio (N), fósforo (P) e enxofre (S) no solo, por meio da remoção de produtos agrícolas da terra e por meio da adição de fertilizantes e corretivos de solo que podem acidificar o solo ou torná-lo mais alcalino (Kennedy, 1986). Mudanças no solo pH pode ser vantajoso ou prejudicial, dependendo do início pH do solo e a direção e velocidade de pH mudança - por exemplo, diminuições no solo pH em solos alcalinos pode ser vantajoso para a produção de culturas devido aos benefícios em termos da disponibilidade de P e micronutrientes, e. zinco (Zn) (Mitchell et al. 1952). Por outro lado, diminui o solo pH para um solo altamente ácido pode ser prejudicial em termos de aumento da suscetibilidade da cultura à toxicidade induzida pelo aumento da solubilidade de alumínio (Al) ou manganês (Mn) como solo pH cai (Wright 1989).

Principais processos e razões para mudanças no solo pH em sistemas agrícolas são descritos abaixo.

Uso de fertilizante

O uso de fertilizantes minerais ou orgânicos na agricultura aumenta a entrada de nutrientes no solo, e a forma como os nutrientes são aplicados e seu destino no sistema solo-planta determinam os efeitos gerais no solo pH. Macronutrientes (N, P, potássio (K) e S) têm os principais efeitos sobre pH visto que são adicionados ao solo em quantidades muito maiores do que os micronutrientes.

A forma do N e o destino do N no sistema solo-planta é provavelmente o principal impulsionador das mudanças no solo pH em sistemas agrícolas.

O nitrogênio pode ser adicionado ao solo em muitas formas, mas as formas predominantes de fertilizantes N usados ​​são uréia (CO (NH₂) ₂), fosfato de monoamônio (NH₄H₂PO₄), fosfato de diamônio ((NH₄) ₂HPO₄), nitrato de amônio (NH₄NO₃), cálcio nitrato de amônio (CaCO + NH + (NO +)) sulfato de amônio ((NH +) ₂SO +), nitrato de ureia e amônio (uma mistura de ureia e nitrato de amônio) e polifosfato de amônio ([NH + PO +] n).

As principais moléculas de N em termos de mudanças no solo pH são a molécula de ureia sem carga ([CO (NH +) ₂] 0), o cátion amônio (NH +) e o nitrato de ânion (NO + -). A conversão de N de uma forma para outra envolve a geração ou consumo de acidez, e a absorção de uréia, amônio ou nitrato pelas plantas também afetará a acidez do solo (Figura 1).

Figura 1. Acidez do solo e fertilizantes de nitrogênio (modificado de (Davidson 1987)). MAP = fosfato de monoamônio, DAP = fosfato de diamônio, SoA = sulfato de amônia, CAN = nitrato de cálcio e amônio, nitrato de sódio

Pode-se ver na Figura 1 que os fertilizantes à base de amônio acidificarão o solo à medida que geram dois íons H⁺ para cada molécula de amônio nitrificada em nitrato. A extensão da acidificação depende se o nitrato produzido a partir do amônio é lixiviado ou absorvido pelas plantas. Se o nitrato for absorvido pelas plantas, a acidificação líquida por molécula de amônio é reduzida à metade em comparação com o cenário em que o nitrato é lixiviado. Isso se deve ao consumo de um íon H⁺ (ou excreção de OH⁻) para cada molécula de nitrato absorvida - isso é frequentemente observado como pH aumenta na rizosfera (Smiley e Cook, 1973). A amônia anidra e a ureia têm um potencial de acidificação menor em comparação aos produtos à base de amônio, pois um íon H⁺ é consumido na conversão em amônio. Os fertilizantes à base de nitrato não têm potencial de acidificação e, na verdade, podem aumentar o solo pH como um íon H + é absorvido pela planta (ou OH + excretado) na absorção de nitrato.

A forma do fertilizante P adicionado ao solo pode afetar a acidez do solo, principalmente por meio da liberação ou ganho de íons H⁺ pela molécula de fosfato dependendo do solo pH (Figura 2). Se o ácido fosfórico (PA) for adicionado ao solo, a molécula sempre acidificará o solo, pois os íons H⁺ serão liberados - um íon H⁺ se o solo pH é menos do que

6,2 e dois íons H⁺ é o solo pH está acima de 8,2. Fosfato de monoamônio (MAP), superfosfato simples (SSP) e superfosfato triplo (TSP), todos adicionam P ao solo na forma de íon H₂PO₄⁻, que pode acidificar o solo com um pH maior que 7,2, mas não tem efeito no solo pH em solos ácidos. A forma de P no fosfato de diamônio (DAP) é HPO₄²⁻ que pode tornar os solos ácidos (pH& lt7.2) mais alcalino, mas não tem efeito no solo com um pH& gt7.2. A hidrólise do polifosfato de amônio (APP), onde o P presente como a molécula P₂O₇⁴⁻ se converte em HPO₄²⁻, é pH neutro e, portanto, qualquer acidificação devido à adição de P pode ser considerada semelhante ao DAP. SSP ou TSP às vezes são declarados como causadores da acidificação do solo devido aos produtos de reação serem muito ácidos

mas em solos com pH valores inferiores a 7,7 a seguinte reação neutraliza a acidez produzida de modo que não haja acidificação líquida

Em alta pH solospH & gt7.2), a dissociação do íon H + da molécula H₂PO₄⁻ irá gerar alguma acidez.

A absorção de P pela cultura tem pouco efeito sobre a acidez do solo devido às pequenas quantidades de fertilizante P absorvidas em qualquer ano - portanto, a química do fertilizante domina pH mudanças e diferenças significativas na rizosfera pH não foram observados quanto à absorção de diferentes íons ortofosfato.

Figura 2. Acidez do solo e fertilizantes P. MAP = fosfato de monoamônio, DAP = fosfato de diamônio,

SSP = superfosfato simples, TSP = superfosfato triplo, APP = polifosfato de amônio.

A forma do fertilizante S adicionado ao solo pode afetar a acidez do solo, principalmente por meio da liberação de íons H⁺ pela adição de S (S⁰) ou tiossulfato elementar (S₂O3²⁻, em tiossulfato de amônio - ATS) (Figura 3). No entanto, as quantidades de S adicionadas ao solo e absorvidas pelas plantas são geralmente pequenas em comparação com N.

Figura 3. Acidez do solo e fertilizantes S. S⁰ = S elementar, ATS = tiossulfato de amônio, SoA = sulfato de amônia.

Para cada molécula de S⁰ adicionada ao solo, dois íons H⁺ serão gerados, e estes podem ser balanceados através da absorção pela planta, tanto pela absorção de H⁺ (o mesmo que a excreção de íons OH⁻) ou pela geração de OH⁻ (efetivamente ânions orgânicos ) dentro da planta para formar material vegetal alcalino (“alcalinidade das cinzas”). Onde o produto é removido (o que geralmente é o caso em sistemas agrícolas), a acidificação líquida do solo ocorrerá se S⁰ ou ATS forem usados.

A forma na qual o K é adicionado ao solo - seja muriato de potássio (KCl) ou sulfato de potássio (K₂SO₄) - não tem efeito na acidificação do solo.


Sintomas

Os sintomas podem variar dependendo de vários fatores. Quão alcalino é o solo? Quanto mais alto o pH, mais clorótica é a planta. Há quanto tempo a planta está clorótica? Em geral, quanto mais tempo a planta é clorótica, mais severa é a clorose. Geralmente, a clorose leve começa como uma palidez (verde mais claro a verde-limão) do tecido intervinal (entre as veias), enquanto uma cor amarela indica uma condição mais séria. Em alguns casos, apenas parte da planta é clorótica. As áreas afetadas (ou a planta inteira) podem ficar atrofiadas ou não produzir flores e frutos. Além disso, as folhas cloróticas são mais sujeitas a queimaduras e doenças foliares. Com clorose severa, as nervuras da folha ficam amarelas, seguido pela morte da folha, o ramo afetado pode morrer novamente e pode ocorrer a morte de toda a planta.


As flores são bissexuais, mas tendenciosas

Embora os baobás sejam hermafroditas, os órgãos sexuais desempenham papéis diferentes.

Os estames masculinos fabricam o pólen amarelo que produz o esperma (célula sexual masculina). O pólen deve ser transferido para o estigma feminino (de uma flor em outra árvore) para que ele possa levar o esperma para o óvulo no óvulo.

O pólen cresce em um tubo até o óvulo no ovário para fazer isso. Após a fertilização, o óvulo forma uma semente e o ovário se desenvolve em uma fruta. Portanto, cada flor pode produzir um único fruto com muitas sementes se a fertilização for bem-sucedida.

Nosso estudo mostra que, embora todas as flores do baobá possuam partes masculinas e femininas, as flores de bons e pobres produtores de frutas diferem acentuadamente no tamanho e na funcionalidade de seus órgãos sexuais masculinos e femininos. Isso significa que algumas árvores estão assumindo a função masculina (produção de pólen), enquanto outras desempenham a função feminina (produção de sementes).

As árvores “machos” (produtores pobres) têm bolas de estame muito maiores (com anteras que produzem pólen) do que as árvores “fêmeas” (produtoras), que por sua vez têm estigmas maiores para receber o pólen em sua maior área de superfície. Além disso, os estigmas das árvores “femininas” são mais receptivos aos grãos de pólen do que os das árvores “masculinas”.

Os estames das árvores “masculinas”, portanto, produzem muito mais pólen do que as árvores “femininas”. E seu pólen é mais viável, o que significa que é mais provável que germine e cresça um tubo para entregar o esperma para fertilizar o óvulo - que então forma a semente. Quando madura e liberada do fruto, a semente pode germinar para produzir uma muda que pode crescer e se tornar uma nova árvore de baobá.

É importante notar que a maioria dos baobás são auto-incompatíveis, o que significa que eles não se fecundam, embora tenham partes masculinas e femininas em suas flores. Portanto, eles não podem produzir frutos sem pólen de outra árvore. Os polinizadores são necessários para realizar esta tarefa.

As grandes flores brancas pendentes do baobá se abrem à noite e devem ser polinizadas na manhã seguinte se quiserem produzir frutos. Eles giram seu estigma durante a noite para evitar depositar seu próprio pólen no estigma dentro da mesma flor. Durante a noite, atraem polinizadores com néctar e cheiro para pegar o pólen de uma flor e depositá-lo no estigma de outra flor (de preferência em outra árvore).

No sul da África, os principais polinizadores são os insetos, especialmente as mariposas - ao contrário de outras partes da África, onde os morcegos são os agentes polinizadores. Esses polinizadores podem depositar pólen próprio nas flores da mesma árvore, mas é importante que polinizem as flores de outra árvore para garantir a produção de frutos.


Fatores pré-colheita e pós-colheita que afetam a qualidade e a vida útil dos tomates colhidos: uma mini revisão

A produção de tomate pode servir como fonte de renda para a maioria dos produtores rurais e periurbanos na maioria dos países em desenvolvimento do mundo. No entanto, as perdas pós-colheita tornam sua produção não lucrativa nessas partes do mundo. As perdas pós-colheita em tomates podem chegar a 42% globalmente. As perdas pós-colheita em tomates podem ser quantitativas ou qualitativas. Embora a ênfase na pesquisa de culturas hoje em dia esteja cada vez mais mudando da quantidade para a qualidade do produto, ainda há pouca melhoria na qualidade das variedades de tomate produzidos comercialmente, resultando em perdas de alta qualidade. A partir do estudo, descobriu-se que o status de qualidade pós-colheita dos tomates dependia parcialmente de algumas práticas pré-colheita realizadas durante a produção. Alguns desses fatores são aplicação de fertilizantes, poda, estágio de maturação, seleção de cultivares e irrigação. Usar as melhores práticas de manuseio pós-colheita ou fatores como temperatura, umidade relativa, gases armazenados, aplicação de cloreto de cálcio pós-colheita e procedimentos de manuseio físico para manter a qualidade após a colheita também foi crítico. Concluiu-se com este estudo que compreender e gerenciar os fatores pré e pós-colheita de forma adequada irá reduzir as perdas de qualidade pós-colheita em tomates.

1. Introdução

O tomate é uma das hortaliças mais populares produzidas e amplamente consumidas no mundo [1]. Os tomates podem ser consumidos de várias maneiras. As frutas frescas são consumidas em saladas e sanduíches e como salsa, enquanto as processadas são consumidas secas ou em pasta, conservas, molhos, sopas, sucos e bebidas [2, 3]. Os tomates e os alimentos à base de tomate fornecem uma grande variedade de nutrientes e muitos benefícios relacionados à saúde para o corpo. O tomate contém maiores quantidades de licopeno, um tipo de carotenóide com propriedades antioxidantes [4] que é benéfico na redução da incidência de algumas doenças crônicas [5] como câncer e muitos outros distúrbios cardiovasculares [6]. Nas regiões onde é cultivado e consumido, constitui uma parte essencial da dieta alimentar. A produção de tomates é responsável por cerca de 4,8 milhões de hectares de área colhida globalmente, com uma produção estimada de 162 milhões de toneladas [7]. A China lidera a produção mundial de tomate com cerca de 50 milhões de toneladas, seguida pela Índia com 17,5 milhões de toneladas [7]. A produção de tomate pode servir como fonte de renda para a maioria dos produtores rurais e periurbanos na maioria dos países em desenvolvimento do mundo [8]. Apesar dos inúmeros benefícios que podem ser derivados da safra, as perdas pós-colheita tornam sua produção não lucrativa na maior parte do mundo. As perdas pós-colheita em tomates podem chegar a 25-42% globalmente [9]. Essas perdas trazem baixos retornos para os produtores, processadores e comerciantes, bem como para todo o país, que sofre em termos de receita cambial [10].

As perdas pós-colheita em tomates podem ser quantitativas ou qualitativas. Embora a ênfase na pesquisa de safras hoje em dia esteja cada vez mais mudando da quantidade para a qualidade da produção [11], ainda há pouca melhoria na qualidade das variedades de tomate produzidos comercialmente [3], resultando em grande quantidade de perdas qualitativas. However, qualitative loss in tomato production can have a negative impact on many parameters like consumer acceptability, nutrient status of fruits, and financial income to producers. An investigation into the possible factors that can affect the postharvest quality of tomatoes is therefore necessary. The postharvest qualities of tomatoes are dependent not only on postharvest handling and treatment methods but also on many preharvest factors such as genetic and environmental conditions [12]. Many cultural practices such as types of nutrient, water supply, and harvesting methods are also believed to be factors influencing both pre- and postharvest quality of tomato [13]. Many postharvest quality losses are as a result of many preharvest factors [14]. Tomato fruits that are diseased and infected by pest, inappropriately irrigated, and fertilised or generally of poor quality before harvesting can never be improved in quality by any postharvest treatment methods [15]. This indicates that the postharvest quality of the fruit cannot be improved after harvest but can only be maintained. It is therefore important to know the preharvest factors that can produce superior qualities in fruits during harvest whilst using appropriate postharvest handling and treatment methods to maintain the quality after harvest. The purpose of this paper therefore is to look at some preharvest and postharvest factors and how they can affect the postharvest qualities and shelf life of harvested tomatoes.

2. Preharvest Factors Affecting the Postharvest Quality of Tomatoes

Below are some preharvest factors or activities that can affect the postharvest shelf life and qualities of harvested tomato fruits.

2.1. Fertiliser Application

Consumers in the past few decades have become increasingly concerned about the quality of the food products they are consuming. Researchers have therefore investigated the impact of plant nutrition on the quality of fruits produced. The quality traits required or purpose for which the crop is grown will help in selecting not only the type of fertiliser but the quantity used during production. For instance, an adequate supply of potassium fertilizer in tomato production improves fruit colour and reduces the incidence of yellow shoulder [16], whilst enhancing the titratable acidity of the fruit [17]. Yellow shoulder is a physiological disorder of tomatoes that is characterized by discoloured regions that border the stem scar. Insufficient supply of potassium in soilless tomato production can also result in ripening disorders [18]. Unlike potassium, an increase in nitrogen supply to greenhouse-grown tomatoes, beyond a certain threshold level, may reduce fruit quality by decreasing the sugar content of the fruits [17]. High nitrogen supply of about 250 kg/ha can impair some important quality traits of fruits, such as total soluble solids [19], glucose, fructose, and pH [20]. A supply of reduced forms of nitrogen, such as ammonium, can result in improved fruit flavours [21]. However, the variation of phosphorus supply in soils for growing tomato crops does not significantly influence quality traits such as the total soluble solids [19], pH, acidity of the tomato juice, or the fruit colour characteristics [22]. For trace elements use, the quality of tomato fruit is affected predominantly by the amount of boron used, although other micronutrients may affect fruit quality only when the plants show severe deficiency symptoms. Lower amounts of boron supply reduce fruit firmness which is of major concern during storage [23]. Calcium application in tomato production has recently been studied and found to have a positive effect on the prevention of some diseases [17], whilst slowing the reduction in fruit firmness during ripening. Spraying tomato leaves with different combinations of calcium salts is effective in controlling powdery mildew on the crop [24]. Also an enhanced supply of calcium significantly increases the resistance to bacterial wilt caused by Ralstonia solanacearum in tomato [25]. Calcium can be applied to the root zone in the soil or sprayed on the leaves [26]. The type of application is determined by the growth stage of the crop and type of disease prevalent. Postharvest calcium application can also have a positive storage effect in calcium deficient harvested fruits [27, 28].

2.2. Poda

Controlling the number of flowers, fruits, or fruit trusses in tomatoes is an effective way of reducing the competition between fruits. Pruning therefore ensures nutrients are channelled to fewer fruits sinks which can lead to increased fruit size [29] whilst increasing sugar content of fruits in some cases [30]. Pruning clusters to three fruits increased total marketable yield and fruit weight and reduced cull yield of all cultivars under investigation [31]. Meanwhile, the effect of pruning on other quality traits of the fruit produced depends on many factors including the sink developmental stage, fruit to leaf ratio, truss position, and genetic background [29]. Pruning can result in increased fruit size in most cultivars, under the right growing conditions, and thus can be used to improve the marketability of high total soluble solids (TSS) fruits which in most cases tend to be smaller in size [3]. Larger fruits which are within a certain size range are usually considered to be of better value by most consumers.

2.3. Maturity Stage

The maturity stage of tomato fruit at harvest is an important determinant of many quality traits [3]. Tomato, being a climacteric fruit, can be harvested at different stages during maturity, like mature green, half ripen, or red ripen stage. Each stage at harvest has its own postharvest attribute that the fruit will exhibit. Moneruzzaman et al. [32] reported that the shelf life of all tomato cultivars under investigation is longest when harvested at green mature stage. Although shelf life has been the most important aspect in loss reduction biotechnology of fruit and vegetables, other aspects may be of interest rather than shelf life. Fruit nutritional values and appearance may be affected when harvested green. For instance, sugar transport to fruits in a vine-ripened tomato appears to increase during the latter part of maturity [33] and, therefore, when fruits are harvested immature or in a green state sugar import to fruits will be cut off making postharvest degradation of starch, the main source of carbohydrates, which is both undesirable and inadequate [34]. Meanwhile, harvesting later also promotes higher sugar accumulation in riper fruits which are susceptible to mechanical injuries with a shorter shelf life [35]. The pH of tomatoes is an important parameter in the tomato processing industry. Tomatoes are processed as high-acid foods and therefore the higher the acidity the better for processing. Cultivars with high pH therefore may not be suitable for processing. A pH of 4.4 has been suggested to be the maximum and the optimum of a target of 4.25 [36]. The acidity of tomatoes is highest at the pink stage of maturity with a rapid decrease as the fruit ripens. Moneruzzaman et al. [32] and Cliff et al. [37] suggested tomato fruits can be harvested at mature green to give producers enough time for long distance marketing but for local marketing harvesting at the fully ripe stage is preferred to maximise nutritional value.

2.4. Cultivar Type

The potential quality of fruit is dependent on the cultivar type. Different cultivars are characterised by different quality parameters making some more desirable to the producers and consumers than others. The choice of an adequate-yielding tomato cultivar with desired fruit qualities and longer shelf life is therefore a vital decision a producer must take [31]. Failure to select an appropriate cultivar may lead to lower yield, low quality fruits, or less market acceptability. Fruits of different cultivars differ in size, colour, texture, and flavour as well as storage potential. Getinet et al. [38] report the influence of tomato cultivar on some postharvest qualities of tomatoes stored under different conditions. Getinet et al. [39] established that tomato cultivar Roma VF has higher sugar content whilst maintaining lower weight loss as compared to cultivar Marglobe. Cultivar selection is therefore critical to the postharvest storage life and eating qualities of tomatoes.

2,5. Irrigation

Tomato is not a drought resistant crop and therefore yields decrease considerably after short periods of water deficiency during production. Proper irrigation scheduling in tomato production is therefore crucial to the crop development. However, with water being a scarce resource in most production areas, growers in recent years have therefore had to develop a more efficient water management scheme that maintains crop yield but has a moderate and controlled level of moisture stress on their crops. In a study conducted by Mitchell et al. [40], it was revealed that deficit irrigation reduced fruit water accumulation and fresh fruit yield but increased fruit total soluble solids [19] levels. They also discovered that irrigating with saline water had no significant effect on total fruit yield but moisture content of fruits was slightly reduced. Ismail et al. [41] also established that early morning irrigation every three days resulted in higher yields than daily irrigation. The use of trace elements or the practice of soilless tomato production can be made possible during irrigation where the fertilisers (trace elements) are added to the irrigation water in a form of solution and administered. These trace elements are selected depending on the specific postharvest quality traits needed in the fruits.

3. Postharvest Factors Affecting the Postharvest Quality of Tomatoes

After harvesting, the fruit still remains alive and performs all functions of a living tissue. The climacteric burst of ethylene which makes the fruit palatable also triggers senescence and subsequent ripening in the fruits. The goal of any postharvest handling practice or treatment is to manage the concentration and timing of ethylene synthesis so that the fruit reaches the consumer at optimal eating quality [3]. The following factors discussed below can affect the quality of tomatoes after harvest when not properly managed.

3.1. Temperatura

Proper temperature management between the period of harvesting and consumption has been found to be the most effective way to maintain quality. Keeping harvested fruits cool at low temperatures of about 20°C will slow down many metabolic activities which lead to ripening, hence allowing more time for all the postharvest handling of the produce. Generally, one hour of delay between harvesting the crop and cooling it will lead to one day loss of shelf life [42, 43]. Respiration and metabolic activities within harvested climacteric fruits like tomatoes are directly related to the temperatures of the ambient environment. High temperatures can hasten the rate of respiration (CO2 production) in harvested or stored fruits products. CO2 production in stored climacteric products like tomatoes can trigger ethylene production although this depends on other factors like O2 or CO2 levels, exposure time, and ripening stage [44]. Minute amounts of ethylene can cause ripening in fruits even at levels of tens of nL per L [45]. Heat stored in field-harvested fruits is a major source of high temperatures in fruits. The time of the day at which harvesting is done must therefore be considered to avoid excessive field heat which can cause more rapid deterioration in the harvested fruits.

Low temperature storage can protect nonappearance quality attributes like texture, nutrition, aroma, and flavour [43]. Meanwhile, tomato being a tropical fruit is also adversely affected by exposure to extremely low temperatures. Chilling injury can occur in tomato fruits stored at temperatures below 10°C [46]. The effect of chilling injury includes premature softening, irregular colour development, surface pitting, browning of seeds, water-soaked lesions, off-flavour development, and increased postharvest decay [47]. It is therefore important to determine the optimum temperature needed when handling tomato fruits during storage.

3.2. Relative Humidity

Water loss from harvested fruit produce is predominantly caused by the amount of moisture present in the ambient air expressed as relative humidity [48]. At very high relative humidity, harvested fruits maintain their nutritional quality, appearance, weight, and flavour, whilst reducing the rate at which wilting, softening, and juiciness occur. Tomato fruits are very high in water content and susceptible to shrinkage after harvest. Fruit shrivel may become evident with any small percentage of moisture loss. The optimal values of relative humidity for mature green tomatoes are within the range of 85–95% (v/v) but 90–95% (v/v) for firmer ripe fruits [49]. Below the optimal range, evapotranspiration increases resulting in shrivelled fruits. Storage of tomato fruit at a lower relative humidity can result in shrivelling. Addition of moisture (wetting fruits) in lower relative humidity storage can reduce weight loss and prevent fruit from shrivelling. Meanwhile, completely saturated atmospheres of 100% relative humidity should be avoided, as moisture condensation on the fruit surfaces may encourage mould and fungal development.

3.3. Combination Gases

The combination of different gases in a storage environment is very important in extending the storage life of tomato fruits. The optimal atmosphere needed to inhibit senescence in mature green and ripe fruit of tomatoes is 3–5% (v/v) of oxygen but for carbon dioxide it is 1–3% (v/v) and 1–5% (v/v) in mature green and ripe fruit, respectively [50], whilst 94–96% (v/v) of nitrogen gas is required [51]. A very low supply of oxygen can have a detrimental effect on fruits by causing anaerobic respiration [52]. Carbon monoxide (CO) has been investigated as a gas for treating fruits and has been found to speed up ripening [3]. It is therefore necessary to balance the carbon monoxide with low oxygen to delay senescence in the fruits [53]. Carbon monoxide slows down postharvest pathogenic infestations whilst improving some quality traits of tomatoes. For instance, tomatoes stored in 5–10% (v/v) carbon monoxide with 4% (v/v) oxygen were found to have superior total soluble solids (TSS) and titratable acid (TA) profiles as compared to control samples stored in air [53]. The use of carbon monoxide in the food industry is however complicated because of its health hazards to humans and must be used with great caution.

3.4. Postharvest Calcium Chloride Application

Higher plants generally contain appreciable amounts of calcium, usually in the range of 1–50 mg Ca g −1 dry matter [27]. Calcium deficiency in plants can be minimised using calcium based fertilisers. Calcium deficiency in tomato during fertilisation can result in susceptible plants which are exposed to many calcium related disorders like blossom end rot [29, 54]. Calcium has been found to increase the yield of tomato when used as a fertilizer [55]. Postharvest calcium application has also been shown to have a positive effect on many storage parameters of various fruits and vegetables. For instance, the use of calcium chloride in controlling rapid ageing in harvested fruits in general has been investigated by many authors [56–58]. Postharvest calcium chloride application reduces respiration, decreases ethylene production, and delays senescence in fresh produce such as tomatoes [59]. Exogenous application of calcium maintains cell-wall integrity and protects it from degrading enzymes [60], enhancing better linkages between pectic substances within the cell-wall whilst increasing the cohesion of cell-walls [61]. This therefore gives an indication that the rate of senescence in fruits is closely related to the amount of calcium in the plant tissue and varying the calcium status affects the rate of senescence. It has been established that altering the levels of exogenous calcium application affects parameters for senescence such as protein and chlorophyll content, respiration rates, and cell membrane fluidity [62]. Kwon et al. [63] also note that addition of calcium rigidifies cell-wall and obstructs enzymes such as polygalacturonase from reaching active sites.

3,5. Physical Handling

Physical handling can have a drastic effect on the postharvest quality or life of harvested fruits. Rough handling during harvesting and after harvesting can result in mechanical injuries which affect quality. Typical industrial production systems associated with tomatoes may include mechanical harvesting, packing into crates, sorting, grading, washing, and transporting over long distances. At each of these stages there may be significant occurrence of mechanical injury which may be bruising, scarring, scuffing, cutting, or puncturing the fruits. In small-scale tomato production, mechanical injuries may result from the use of inappropriate harvesting containers and packaging materials. According to Miller [64], the effects of mechanical injuries on fruit are cumulative. Injuries which are equivalent to or greater than the bioyield point lead to a total breakdown of the structure of the affected cells which is accompanied by unwanted metabolic activities which may include increased ethylene production, accelerated respiration rates, and ripening [64, 65], which results in either reduced shelf life or poor quality. It is therefore important to handle tomato fruit with care during the harvest and postharvest activities to minimise mechanical injuries to avoid losses.

4. Conclusão

Postharvest quality management of tomatoes starts from the field and continues until it reaches the final consumer. The postharvest quality status of the fruits in part depends on some preharvest practices carried out during production. The quality of any fruit after harvest cannot be improved by the use of any postharvest treatment method or handling practices but can only be maintained. Understanding and managing the various roles that preharvest factors like fertiliser application, pruning, maturity stage, cultivar selection, and irrigation can play in the quality of fruits at harvest is very important in order to produce high quality fruits at harvest. Tomatoes are highly perishable and are subjected to rapid quality loss after harvest. Using best postharvest handling practices or factors such as optimum temperature, right relative humidity, right gases in storage, the use of postharvest calcium chloride application, and the best physical handling procedures to maintain the quality after harvest is also critical. It can be concluded by this study that the quality and storage life of tomatoes after harvest depends on not only the postharvest factors alone but also some preharvest factors during production and, until both factors are managed properly, quality loss will still be a major challenge for tomato producers and handlers.

Conflict of Interests

Os autores declaram não haver conflito de interesses quanto à publicação deste artigo.

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Direito autoral

Copyright © 2015 Isaac Kojo Arah et al. Este é um artigo de acesso aberto distribuído sob a Licença de Atribuição Creative Commons, que permite o uso irrestrito, distribuição e reprodução em qualquer meio, desde que o trabalho original seja devidamente citado.


Sex organs of baobab flowers solve puzzle of trees that bear more fruit

Researchers crack the conundrum about why African Baobab trees in southern Africa differ in terms of fruit production. Credit: Sarah Venter

Baobabs are the mainstay of rural communities in some parts of Africa—they provide food in the form of leaves that are cooked like spinach, and large oval fruit which are rich in vitamin C. Oils are extracted from the crushed seeds (used in the cosmetic industry), and bark may be used for making rope.

Recently the trees have provided a source of income as local people collect the fruits and sell them to companies that extract the white fruit powder for the food industry and crush the seeds for their oils.

In southern Africa, some baobab trees are known for consistently producing large amounts of fruit, while others produce only a few fruits every year, despite flowering profusely. These trees are sometimes referred to as "female" and "male," respectively, by local people.

The reason for this discrepancy in fruit production has puzzled scientists for many years. For example, scientists have looked at whether soil types affect fruit production. One study in the Vhembe district located at the north-western tip of South Africa failed to find a link to land use or soil type . But another in Benin, West Africa found that there was a link to soil type and productivity. But even this didn't fully explain why some trees produced so much more fruit than others in the region.

We looked at aspects of the trees' reproduction for clues to explain the discrepancy in fruit production. We asked the question: do trees with different fruit production levels have different floral features? African baobabs (Adansonia digitata) are hermaphrodites flowers have both male and female reproductive organs within the same flower. Most plants are hermaphrodite so this isn't uncommon.

Our study found that the flowers of trees that produce more fruit had better developed female reproductive organs. And that the trees that did not produce many fruit had flowers with more prominent male parts.

This has ecological and economic implications. Both types of trees should be protected in the wild or cultivated for the survival of baobab populations and for long-term sustainable harvest of the fruit.

Flowers are bisexual, but biased

Even though baobabs are hermaphrodites, the sex organs fulfil different roles.

The male stamens manufacture the yellow pollen that produces the sperm (male sex cell). The pollen must be transferred to the female stigma (of a flower on another tree) so that it can deliver the sperm to the egg cell in the ovule.

The pollen grows a tube down to the ovule in the ovary in order to do so. After fertilisation, the ovule forms a seed and the ovary develops into a fruit. So each flower may produce a single fruit with many seeds if fertilisation is successful.

Our study shows that while all baobab flowers possess both male and female parts, the flowers of good fruit producers and poor fruit producers differ markedly in the size and functionality of their male and female sex organs. This means that some trees are taking on a male role (pollen production), while others are performing the female function (seed production).

The "male" trees (poor producers) have much larger stamen balls (with anthers that produce pollen) than "female" trees (producers), which in turn have larger stigmas to receive the pollen on their greater surface area. In addition, the stigmas of "female" trees are more receptive to pollen grains than those of "male" trees.

The stamens of the "male" trees therefore produce much more pollen than the "female" trees. And their pollen is more viable, meaning it's more likely to germinate and grow a tube to deliver sperm to fertilise the egg—which then forms the seed. When mature and released from the fruit, the seed may germinate to produce a seedling that could grow into a new baobab tree.

It is important to note that most baobabs are self-incompatible, meaning they don't fertilise themselves even though they have both male and female parts in their flowers. Therefore, they cannot produce fruit without pollen from another tree. Pollinators are needed to perform this task.

The baobab's large, pendulous white flowers open at night, and must be pollinated by the next morning if they are to produce fruit. They rotate their stigma during the night to avoid depositing their own pollen on the stigma within the same flower. During the night, they attract pollinators with nectar and scent to pick up the pollen from one flower and deposit it onto the stigma of another flower (preferably on another tree).

In southern Africa, the main pollinators are insects, especially hawk moths—unlike other parts of Africa, where bats are the pollinating agents. These pollinators may deposit self-pollen on flowers of the same tree, but it is important that they pollinate flowers on another tree to ensure fruit production.

Baobabs taking on a male or female role

It appears from our study that individual baobab trees are investing resources predominantly in either male or female sex organs. Though they are still bisexual, they are effectively moving towards one sex or the other. Both kinds of trees are needed for continued health of the baobab populations. Without the pollen to provide the sperm and the ovule to provide the egg, no seeds or fruits will form.

The importance of protecting both types of tree, against elephant damage for example, needs to be communicated to the conservationists in southern Africa (and other parts of Africa) where the trees are recognised as "male" or "female." Similarly, for future cultivation of trees in areas where populations have been reduced, it would be important to ensure that both types of tree are present.

We are following up with a study to investigate the pattern of pollen dispersal and contribution to seed formation. This will tell us which trees are most important in "fathering" the next generation and whether our interpretation of the roles of "male" and "female" trees is correct.

This article is republished from The Conversation under a Creative Commons license. Read the original article.