Revista de Ciencias Agrícolas

Use of Trained Convolutional Neural Networks for Analysis of Symptoms Caused by Botrytis fabae Sard

ABSTRACT This study evaluated the use of convolutional neural networks (CNN) in agricultural disease recognition, specifically for Botrytis fabae symptoms. An experimental bean culture was used to capture images of healthy and affected leaflets, which were then used to perform binary classification and severity classification tests using several CNN models. The results showed that CNN models achieved high accuracy in binary classification, but performance decreased in severity classification due to the complexity of the task. InceptionResNet and ResNet101 were the models that performed best in this task. The study also utilized the Grad-CAM algorithm to identify the most significant B. fabae symptoms recognized by the CNNs. Overall, these findings can be used to develop a smart farming tool for crop production support and plant pathology research.

RESUMEN Este estudio evaluó el uso de redes neuronales convolucionales (CNN) en el reconocimiento de enfermedades agrícolas, concretamente para los síntomas de Botrytis fabae. Se utilizó un cultivo experimental de haba para capturar imágenes de foliolos sanos y afectados, que luego se emplearon para realizar pruebas de clasificación binaria y clasificación de gravedad utilizando varios modelos CNN. Los resultados mostraron que los modelos CNN alcanzaron una alta precisión en la clasificación binaria, pero el rendimiento disminuyó en la clasificación de gravedad debido a la complejidad de la tarea. InceptionResNet y ResNet101 fueron los modelos que obtuvieron mejores resultados en esta tarea. El estudio también utilizó el algoritmo Grad-CAM para identificar los síntomas más significativos de B. fabae reconocidos por las CNN. En general, estos resultados pueden utilizarse para desarrollar una herramienta de agricultura inteligente para el apoyo a la producción de cultivos y la investigación en patología vegetal.

Response of commercial potato genotypes Solanum tuberosum L. to Phytophthora infestans (Mont.) de Bary late blight attack

ABSTRACT Potato (Solanum tuberosum L.) cultivation is an important agricultural activity in the Andean region. The late blight Phytophthora infestans (Mont.) de Bary, considered one of the limiting diseases in production, represents a threat to food security and causes losses ranging from 30 to 100% of yield. This research evaluated the response to the disease in four commercial materials widely planted in the department of Nariño. The evaluation was carried out under field conditions, in the municipality of Pasto, at AGROSAVIA's Obonuco research center, with natural inoculum, under a randomized complete block design with four replications. The response variables evaluated were incidence, severity, leaf area index and yield in the commercial categories. The ICA Única variety, reported as highly resistant in 2001, presented damage levels close to 75%, with a yield reduction of 49.88%, caused mainly by low yields of first category tubers, indicating a loss of its level of resistance, with damage levels similar to the highly susceptible control Diacol Capiro, which presented 100% of the area with symptoms of the disease and a reduction of 89% in yield. The genotypes Pastusa Suprema with disease tolerance characteristics and Superior showed the best performance with a severity level of 30% in each case and yield reductions of 30.5% and 40.92%, respectively. The results highlight the importance of these genotypes and their role as pillars in the integrated management of the disease through the planting of varieties with favorable behavior against the disease.

RESUMEN El cultivo de papa (Solanum tuberosum L.) constituye una actividad agrícola importante en la zona andina. El tizón tardío Phytophthora infestans (Mont.) de Bary, considerado como una de las enfermedades limitantes en su producción, representa una amenaza para la seguridad alimentaria y ocasiona pérdidas, que varían entre el 30 a 100% del rendimiento. En esta investigación se evaluó la respuesta a la enfermedad de cuatro genotipos comerciales, sembrados en el departamento de Nariño. La evaluación se realizó en condiciones de campo, en el municipio de Pasto en el centro de investigación Obonuco de AGROSAVIA, con inóculo natural, bajo un diseño de bloques completos al azar, con 4 repeticiones, las variables de respuesta evaluadas fueron incidencia, severidad, índice de área foliar y rendimiento en categorías comerciales. La variedad ICA Única, reportada como altamente resistente en 2001 presentó niveles de daño cercanos al 75%, con una disminución del rendimiento del 49,88%, ocasionada principalmente por bajo rendimiento de tubérculos de primera categoría, indicando una pérdida de su nivel de resistencia y con niveles de daño similares al testigo altamente susceptible Diacol Capiro el cual, presentó un 100% de área con síntomas de la enfermedad y disminución del 89% en el rendimiento. Los genotipos Pastusa Suprema con características de tolerancia a la enfermedad y Superior evidenciaron el mejor comportamiento con un nivel de severidad de 30% en cada caso y reducción del rendimiento en 30.5% y 40.92%, respectivamente. Los resultados destacan la importancia de estos genotipos y su papel como pilares en el manejo integrado de la enfermedad a través de la siembra de variedades con comportamiento favorable en contra de la enfermedad.

The Impact of Agricultural Credit on Banana cultivation in Valle del Cauca, Colombia

ABSTRACT This study aimed to explore the use and effect of agricultural credit disbursed from banks and financial institutions on banana yield in farmers from Valle del Cauca (Colombia) using data from the National Agricultural Census (2014). Additionally, it evaluated whether the effect of credit differs according to the items in which the farmer prefers to invest. For this purpose, because credits are not granted randomly, this research used the Propensity Score Matching (PSM) methodology to manage selection bias. Initially, it was found through the probit model that having one's own agricultural machinery, using chemical fertilization to improve soil fertility, not belonging to an ethnic minority, and having some type of basic or higher education, increases the probability of obtaining an agricultural credit. On the other hand, the results suggest that credit has positive and significant effects on crop yield (6.2%), but the effect is greater if it is invested in land purchase and post-harvest processes, with an increase of 39% and 37% in yield, respectively. On the other hand, this study also suggests that, if credit is invested in items not related to agricultural activity, yields can be affected with a 10% reduction. Finally, it is recommended that a public policy be implemented to encourage greater participation of banana farmers in Valle del Cauca in agricultural credit programs, given their low participation (10%) despite the high acceptability rate (86%).

RESUMEN Este estudio tuvo como objetivo explorar el uso y efecto del crédito agrícola desembolsado por bancos e instituciones financieras sobre el rendimiento de banano en agricultores del Valle del Cauca (Colombia) utilizando datos del Censo Nacional Agropecuario (2014). Adicionalmente, se evaluó si el efecto del crédito difiere en función de los rubros en los cuales prefiere invertir el agricultor. Para ello, debido a que los créditos no se otorgan aleatoriamente, esta investigación utilizó la metodología de Propensity Score Matching (PSM) para manejar el sesgo de selección. Inicialmente se encontró por medio del modelo probit que el tener maquinaria agrícola propia, utilizar fertilización química para mejorar la fertilidad del suelo, no pertenecer a una minoría étnica y tener algún tipo de educación básica o superior, aumenta la probabilidad de obtener un crédito agrícola. Por otra parte, los resultados sugieren que el crédito tiene efectos positivos y significativos sobre el rendimiento del cultivo (6.2%), pero el efecto es mayor si se invierte en compra de tierra y en procesos postcosecha, con un aumento del 39 y 37% en el rendimiento respectivamente. Por otro lado, este estudio también sugiere que, si se invierte el crédito en rubros no relacionados con la actividad agrícola, el rendimiento puede verse afectado con una reducción del 10%. Finalmente, se recomienda la implementación de una política pública que propenda por la mayor participación de los agricultores de banano del Valle del Cauca en los programas de crédito agrícola, dado su baja participación (10%) a pesar de la alta tasa de aceptabilidad (86%).

Effect of microencapsulated Lactobacillus reuteri under simulated gastric conditions and its inhibition on Listeria monocytogenes

ABSTRACT Food-borne diseases (FDB) are responsible for causing approximately 600 million illnesses and 420,000 deaths per year. Biologically related FBDs are typically associated with ubiquitous microorganisms, with bacteria such as Li. monocytogenes, Escherichia coli, Salmonella and Staphylococcus aureus being frequently implicated. The use of probiotics is limited by adverse conditions, that can impair the stability of La. reuteri and the evaluation of its probiotic properties and effects on pathogenic bacteria. Therefore, it is crucial to develop effective strategies to protect probiotics during their use. This study was conducted aiming to determine the effect of microencapsulation by spray drying technique on the probiotic viability of La. reuteri on Li. monocytogenes under simulated gastric conditions. The research involved reconstituting, planting, and inoculating La. reuteri and Li. monocytogenes; determining fermentation kinetics; conducting spray drying microencapsulation; studying and characterizing of microencapsulation; testing for exopolysaccharides production; conducting temperature tests; assessing exposure to gastric conditions; and conducting antibiotic susceptibility and inhibition tests. Such investigations allowed the establishment of the exponential phase in Probiotic (PRO) culture medium at 18 h and in De Man, Rogosa and Sharpe agar (MRS) medium at 12 h, exopolysaccharide production positive and growth at different temperatures (1.95x1013 CFU/ml and 2.16x1012 CFU/ml), survival against gastric conditions (greater than 108 CFU/ml) and inhibitory effect of La. reuteri on Li. monocytogenes (halos larger than 2 mm). The probiotic La. reuteri microencapsulated in a binary matrix composed of inulin and maltodextrin expresses probiotic properties against Li. monocytogenes, which is responsible for FBD and great stability after undergoing simulated gastric conditions.

RESUMEN Las Enfermedades Transmitidas por Alimentos (ETA) provocan aproximadamente 600 millones de enfermedades y 420.000 muertes por año. Las ETA relacionados a factores biológicos se caracterizan por ser microrganismos ubicuos y frecuentemente, las bacterias implicadas son Li. monocytogenes, Escherichia coli, Salmonella, y Staphylococcus aureus. El uso de probióticos se ve limitado por diversas condiciones adversas, lo que dificulta la estabilidad de La. reuteri y la evaluación de sus propiedades probióticas y efectos sobre bacterias patógenas, para superar estos desafíos, es importante desarrollar estrategias efectivas que protejan el probiótico durante su uso. El objetivo del presente trabajo fue determinar el efecto de la microencapsulación mediante la técnica de secado por aspersión en la viabilidad probiótica de La. reuteri sobre Li. monocytogenes bajo condiciones gástricas simuladas. Para realizar la investigación se siguieron los siguientes métodos: reconstitución, siembra y ajuste de inoculo de La. reuteri y Li. monocytogenes, cinética de fermentación; microencapsulación por secado por aspersión; estudio y caracterización del microencapsulado; producción de exopolisacáridos; pruebas de temperatura; exposición a condiciones gastricas; susceptibilidad antibióticos y ensayos de inhibición. El estudio logró establecer fase exponencial en el medio de cultivo PRO a 18 horas y en el medio MRS a 12 horas, producción de exopolisacáridos positivo y crecimiento a diferentes temperaturas (1.95x1013UFC/ml y 2.16x1012UFC/ml), supervivencia en condiciones gástricas (mayor a 108UFC/ml) y efecto inhibitorio de La. reuteri sobre Li. monocytogenes (halos mayores a 2mm). El probiótico La. reuteri microencapsulado expresa propiedades probióticas frente a Li. monocytogenes responsable de ETA y estabilidad bajo condiciones gástricas simuladas.

Metabolic indicators and their relationship with reproductive efficiency in dairy cows in the high tropics

ABSTRACT The specialized herds of the high tropics of Nariño are characterized by semi-intensive breeding models, that is, feeding based on grazing and supplementation. The objective was to analyze the milk production of grazing Holstein cows under conditions of the high tropics, taking into account the energetic and protein metabolites, and their relationship with the dry matter intake (CMS/Kg/d), the body condition (BC), and the reproductive variables. Three periods of lactation were evaluated, thus, between 4-10 days (P1), 45-55 days (P2), and between 185-200 days (P3). The investigation was carried out in four dairy production farms. The forage supply consisted of a mixture of Lolium hybridum, Cenchrus clandestinus Hoschst ex Chiov, Holcus lanatus and Trifolium repens, plus commercial concentrate. A total of 24 Holstein animals (six per productive system) from three births onwards were used, from which blood samples were obtained to determine: non-esterified fatty acids (NEFA), beta-hydroxybutyrate (BHB), triglycerides, cholesterol, glucose, total protein (PT), and blood urea nitrogen (BUN). The results showed that milk production during P1 is influenced by CC and body weight (Kg) by +0.04 liters of milk per unit of change in this variable. In P2, the positive incidence variables were PT, BUN, glucose, NEFA, BHB, triglycerides, and cholesterol, and in P3, the increase in CMS made it possible to show that as lactation progresses in more than 180 days, the animals substantially improve their body condition; likewise the NEFA and BHB indicators are related to a better reproductive response.

RESUMEN Los hatos especializados del Trópico Alto de Nariño se caracterizan por modelos de crianza semi-intensiva, es decir la alimentación basada en pastoreo y suplementación. El objetivo fue analizar la producción de leche de vacas Holstein en pastoreo, bajo condiciones de trópico alto, teniendo en cuenta los metabolitos energéticos y proteicos, y su relación con el consumo de materia seca (CMS/Kg/d), la Condición Corporal (CC), y las variables reproductivas. Se evaluaron tres periodos de lactancia, entre 4-10 días (P1), 45-55 días (P2) y entre 185-200 días (P3). La Investigación se realizó en cuatro fincas lecheras. La oferta forrajera consistió en mezcla de Lolium hibridum, Cenchrus clandestinus Hoschst ex Chiov, Holcus lanatus y Trifolium repens, más concentrado comercial. En total fueron empleados 24 animales Holstein (seis por sistema productivo) de tres partos en adelante, de los cuales se obtuvieron muestras de sangre para determinar: ácidos grasos no esterificados (AGNE), beta-hidroxibutirato (BHB), triglicéridos, colesterol, glucosa, proteínas totales (PT) y nitrógeno ureico sanguíneo (BUN). Los resultados evidenciaron que la producción de leche durante el P1 está influenciada por la CC y el peso corporal (Kg) en +0.04 litros de leche por unidad de cambio en esta variable. En P2, las variables de incidencia positiva fueron PT, BUN, glucosa, AGNE, BHB, triglicéridos, y colesterol, y en el P3 el aumento del CMS, permitió evidenciar que a medida que avanza la lactancia en más de 180 días, los animales mejoran sustancialmente la condición corporal, así mismo los indicadores AGNE, BHB, se relacionan a una mejor respuesta reproductiva.