Soil quality response to land-use change for sugarcane expansion in Brazil

Globally, increasing demands for biofuels have intensified the rate of land-use change (LUC) for expansion of bioenergy crops. In Brazil, the world\'s largest sugarcane-ethanol producer, sugarcane area has expanded by 35% (3.2 Mha) in the last decade. Sugarcane expansion has resulted in extensive pastures being subjected to intensive mechanization and large inputs of agrochemicals, which have direct implications on soil quality (SQ). We hypothesized that LUC to support sugarcane expansion leads to overall SQ degradation. To test this hypothesis we conducted a field-study at three sites in the central-southern region, to assess the SQ response to the primary LUC sequence (i.e., native vegetation to pasture to sugarcane) associated to sugarcane expansion in Brazil. At each land use site undisturbed and disturbed soil samples were collected from the 0-10, 10-20 and 20-30 cm depths. Soil chemical and physical attributes were measured through on-farm and laboratory analyses. A dataset of soil biological attributes was also included in this study. Initially, the LUC effects on each individual soil indicator were quantified. Afterward, the LUC effects on overall SQ were assessed using the Soil Management Assessment Framework (SMAF). Furthermore, six SQ indexes (SQI) were developed using approaches with increasing complexity. Our results showed that long-term conversion from native vegetation to extensive pasture led to soil acidification, significant depletion of soil organic carbon (SOC) and macronutrients [especially phosphorus (P)] and severe soil compaction, which creates an unbalanced ratio between water- and air-filled pore space within the soil and increases mechanical resistance to root growth. Conversion from pasture to sugarcane improved soil chemical quality by correcting for acidity and increasing macronutrient levels. Despite those improvements, most of the P added by fertilizer accumulated in less plant-available P forms, confirming the key role of organic P has in providing available P to plants in Brazilian soils. Long-term sugarcane production subsequently led to further SOC depletions. Sugarcane production had slight negative impacts on soil physical attributes compared to pasture land. Although tillage performed for sugarcane planting and replanting alleviates soil compaction, our data suggested that the effects are short-term with persistent, reoccurring soil consolidation that increases erosion risk over time. These soil physical changes, induced by LUC, were detected by quantitative soil physical properties as well as by visual evaluation of soil structure (VESS), an on-farm and user-friendly method for evaluating SQ. The SMAF efficiently detected overall SQ response to LUC and it could be reliably used under Brazilian soil conditions. Furthermore, since all of the SQI values developed in this study were able to rank SQ among land uses. We recommend that simpler and more cost-effective SQI strategies using a small number of carefully chosen soil indicators, such as: pH, P, K, VESS and SOC, and proportional weighting within of each soil sectors (chemical, physical and biological) be used as a protocol for SQ assessments in Brazilian sugarcane areas. The SMAF and SQI scores suggested that long-term conversion from native vegetation to extensive pasture depleted overall SQ, driven by decreases in chemical, physical and biological indicators. In contrast, conversion from pasture to sugarcane had no negative impacts on overall SQ, mainly because chemical improvements offset negative impacts on biological and physical indicators. Therefore, our findings can be used as scientific base by farmers, extension agents and public policy makers to adopt and develop management strategies that sustain and/or improving SQ and the sustainability of sugarcane production in Brazil.

Impacto socioeconômico das políticas sanitárias sobre os estabelecimentos avícolas comerciais de postura da regional agropecuária de Limeira, estado de São Paulo

É reconhecida a importância da avicultura para o agronegócio e para o desenvolvimento do Brasil. Mas o País tem enfrentado grande concorrência internacional, que se traduz em barreiras sanitárias e exigências cada vez maiores de controle de seu rebanho por parte dos importadores. Neste sentido, o Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA) publicou uma série de atos legais para viabilizar a organização dos programas de saúde animal, entre eles as Instruções Normativas n° 56/2007, n° 59/2009, n°36/2012 e n°10/2013, para estabelecer os procedimentos para registro e fiscalização de estabelecimentos avícolas comerciais e de reprodução, voltados à biosseguridade do sistema avícola. Como todos os setores produtivos, a avicultura é fortemente influenciada pela sua estrutura de custos, de modo que há um certo sentimento de que a adequação às medidas de biosseguridade, preconizadas pelas normativas, pode impactar a atividade de produção de ovos comerciais de modo a levar, eventualmente, alguns avicultores ao abandono da mesma. O objetivo deste trabalho foi analisar o impacto socioeconômico das políticas sanitárias para estabelecimentos avícolas comerciais de postura da regional agropecuária de Limeira, Estado de São Paulo, analisando o perfil socioeconômico da propriedade e do produtor e, estimando o custo de produção e seu impacto em atendimento às medidas de biosseguridade preconizadas pelas normativas. Para a análise do perfil das propriedades foram utilizados os dados dos 28 estabelecimentos avícolas, levantados por meio de documentação para registro. Para a análise do perfil do produtor e para estimar os custos de produção foram considerados dez estabelecimentos, voluntários à pesquisa, visitados entre os meses de junho e julho de 2013. O resultado do estudo sugere que as adequações à biosseguridade podem ser factíveis de serem realizadas economicamente, sendo o custo relativamente pequeno frente aos possíveis riscos de enfermidades, representando entre 1,61% e 2,09% do custo total de produção. No entanto, as sucessivas alterações nas legislações podem fazer com que o programa de sanidade avícola perca a credibilidade diante da sociedade e dos produtores que demonstram resistência às mudanças nos paradigmas zoosanitários

Estratégias para conservação de carne armazenada sob refrigeração: embalagem em atmosfera modificada e processamento em alta pressão

A busca por produtos mais saudáveis e minimamente processados tem levado indústrias e pesquisadores a estudarem novas formas de preservação de alimentos. Os objetivos deste trabalho foram: 1) avaliar o efeito da embalagem com atmosfera modificada (ATM) na preservação de lombo ovino armazenado sob refrigeração e 2) Avaliar o efeito do processamento em alta pressão na conservação de carne bovina marinada e com teor de sódio reduzido. Em ambas as pesquisas, músculos Longissimus lumborum foram submetidos à contagem microbiana, avaliação de cor, pH, oxidação lipídica (TBARS), perdas por cocção (PPC) e força de cisalhamento. Para o estudo do efeito da embalagem em atmosfera modificada, as amostras foram acondicionadas em cinco sistemas de ATM, 15% O2 + 85% CO2; 30% de O2 + 70% de CO2; 45% de O2 + 55% de CO2; 60% de O2 + 40% de CO2 e Vácuo (controle) e armazenadas a 1°C durante 21 dias. As análises de cor, pH, TBARS, PPC e força de cisalhamento foram realizadas a cada sete dias e as microbiológicas duas vezes por semana. Diferentes concentrações de oxigênio dentro da embalagem trouxeram diferença significativa na intensidade de cor vermelha das carnes armazenadas em ATM. Até o sétimo dia de estocagem tratamentos com maior quantidade de O2 apresentaram melhor coloração, após esse período embalagens a vácuo conseguiram preservar melhor a mioglobina. Diferentes concentrações gasosas não trouxeram causaram diferença (p> 0,05) no pH da carne entre tratamentos. Nenhuma diferença significativa entre tratamentos foi encontrada para amostras embaladas em ATM nos parâmetros perda de peso por cocção e força de cisalhamento. A embalagem em atmosfera modificada foi capaz de retardar o crescimento da microbiota presente na carne. Isso levou á preservação da amostra por até 18 dias sob refrigeração, enquanto amostras a vácuo tiveram uma vida útil de 11 dias. Para o estudo do efeito da alta pressão em carne marinada com baixo teor de sódio, as carnes foram inoculadas com 106 UFC/g de carne com E. faecium e Listeria innocua e em seguida marinadas durante 18 horas, a 4°C, em diferentes soluções: 1% NaCl + 1% ácido cítrico, 1% NaCl + 2% ácido cítrico, 2% NaCl + 2% ácido cítrico e 2% NaCl + 2% ácido cítrico. Após a marinação as amostras foram submetidas ao tratamento nas seguintes pressões: Zero (controle), 300MPa, 450Mpa, 600MPa. As análises físico-químicas e microbiológicas foram realizadas logo após o tratamento. O tratamento em alta pressão foi capaz de reduzir a população microbiana em até seis ciclos logarítmicos quando 600Mpa foram aplicados em todas as soluções estudadas. A não aplicação de alta pressão proporcionou a redução de apenas um ciclo log na população de E. faecium quando as carnes foram marinadas com 2% NaCl + 2% ácido cítrico. A alta pressão e as diferentes concentrações de sal e ácido, não trouxeram diferença significativa na coloração das amostras. Já o maior teor de ácido cítrico na marinada causou maior (p<0,05) redução do pH da carne em comparação com as amostras em baixa concentração de ácido. Os experimentos demonstraram que a tanto embalagem a vácuo quanto a aplicação de ácido cítrico foram eficientes em retardar a oxidação lipídica. Pressões de 600Mpa tornaram a carne significativamente mais dura que as demais pressões aplicadas. Os resultados demonstraram a possibilidade de extensão da vida útil da carne refrigerada através da aplicação de diferentes tecnologias: a embalagem com atmosfera modificada para carne fresca e processamento em alta pressão de carnes marinadas com reduzido teor de sal.

Efetividade das áreas protegidas para a conservação da natureza sob a abordagem dos serviços ecossistêmicos na bacia do rio Corumbataí

A sustentabilidade da paisagem trata-se de um tema central no que se refere às questões de conservação e desenvolvimento de paisagens altamente antropizadas. Está embasada nos conceitos tradicionais de desenvolvimento sustentável, que visam balancear o desenvolvimento humano com a proteção ambiental, pautada na equidade intra e extra-geração. Considera, ainda, os conceitos de bem-estar humano nesta esfera. Paralelamente, os conceitos de serviços ecossistêmicos reconhecem a dependência das atividades antrópicas e seu bem-estar à qualidade dos ecossistemas, reacendendo os debates sobre capital natural e desenvolvimento sustentável. Neste contexto, este trabalho aborda a sustentabilidade da paisagem questionando a potencialidade dos remanescentes florestais em fornecer, de maneira equilibrada, diferentes serviços ecossistêmicos na bacia do rio Corumbataí. Para isso, o trabalho foi dividido em duas etapas. A primeira buscou analisar questões de demanda e oferta por múltiplos serviços ecossistêmicos (controle de erosão, regulação hídrica, regulação microclimática, informação estética e qualidade de habitat). Isso baseado em indicadores da paisagem, como a dinâmica do uso do solo e padrões do meio físico e antrópico. A segunda investigou a viabilidade de integrar o sinergismo entre os serviços de controle de erosão e qualidade de habitat às prioridades de conservação e restauração florestal. Isso baseado no cenário atual da paisagem e por meio de diferentes simulações de incremento em 10% da cobertura florestal na paisagem, inserindo florestas nos locais de alta erodibilidade (situação criteriosa) ou de forma randômica. Os resultados demonstraram que, apesar do aumento de 60% na cobertura florestal durante os últimos 30 anos, apenas 37% das florestas possuem alto potencial para ofertar serviços ecossistêmicos e que, quando ponderadas perante as demandas da paisagem, apenas 20% das florestas encontram-se em equilíbrio. Além disso, foi verificado sinergismo entre os serviços de controle de erosão e qualidade de habitat em aproximadamente 80% da cobertura florestal. No entanto, nos cenários de restauração florestal, o sinergismo foi alcançado em todas as situações, sejam elas criteriosas ou randômicas. Deste modo, ficou evidente o limite das florestas e áreas protegidas como potenciais prestadoras de serviços ecossistêmicos na paisagem. Também ficou evidente que, em paisagens com alto grau de fragmentação e baixa proporção florestal, os processos de restauração não necessariamente devem almejar o sinergismo entre serviços ecossistêmicos. Por fim, atribui-se grande importância ao papel das áreas agrícolas e pastagens para compensar demandas, restaurar serviços ecossistêmicos, almejando, portanto, a sustentabilidade da paisagem.

Fragmentação florestal e prioridades para a conservação da biodiversidade

Um modelo dedicado ao planejamento da conservação e restauração de habitats deve incluir informações estratégicas para assegurar a eficácia e de fácil obtenção, para assegurar a agilidade necessária. Planos e estratégias para conservação usualmente são complexos e demandam informações detalhadas, difíceis de se obter, como inventários biológicos e certos tipos de mapeamento, o que traz limitações em termos de disponibilidade, qualidade e custo das informações. Assim, procurou-se testar a eficiência de métodos simples para a seleção, em escala local, de áreas prioritárias para conservação de habitats fortemente fragmentados e reduzidos, uma situação comum no sul do Brasil, usando dados de imagens LANDSAT e planos de informações disponíveis em mapeamentos comuns, e trabalho de campo. Inicialmente analisou-se a estrutura da paisagem e o padrão de fragmentação em parte da região norte do estado do Paraná, e testar se tamanho e forma são adequados para selecionar os fragmentos florestais mais importantes para a conservação, ou seja, as que contribuem para manter maior quantidade e melhor qualidade de habitats, bem como tenham maior impacto (positivo) na conectividade e em outras variáveis da paisagem. Os resultados mostram que a floresta madura cobre cerca de 3% da paisagem, e a cobertura florestal total atinge perto de 8%, consistindo principalmente de pequenos fragmentos (82% tem entre 1 e 10 ha). Fragmentos grandes (>100 ha) são apenas 1,4% dos remanescentes, mas somam 34% da área de floresta. Apesar de estarem sujeitos a efeitos de borda em toda ou quase toda a sua área, fragmentos pequenos mostraram ter um papel importante na conectividade da paisagem. Numa área maior, foi feita uma pré-seleção de áreas com potencial para estabelecimento de redes de conservação. A pré-seleção procurou responder às seguintes perguntas: 1-Quais são os sítios com maior potencial para a conservação da biodiversidade? 2-Quais são os sítios sob maior risco para objetivos de conservação? e 3-Quais sítios têm melhores oportunidades para o estabelecimento de zonas de conservação de uso múltiplo? Foi identificado um conjunto de 11 fragmentos pertencendo a 5 sub-regiões, sofrendo variados graus de pressão antrópica. Adicionalmente, usando medidas simples de estrutura da paisagem, relacionadas com tamanho, forma e conectividade dos fragmentos, procurou-se identificar tipos estruturais de fragmentos, como uma forma alternativa para auxiliar o estabelecimento de prioridades para conservação a partir do seu papel, efetivo ou potencial, na paisagem. Foram identificados 5 tipos de fragmentos, pequenos (ilhotas isoladas, trampolins), médios (núcleos auxiliares e corredores) e grandes (núcleos principais), que podem ser usados para subsidiar estratégias de conservação. Utilizando informações sobre a estrutura da paisagem, hidrografia e legislação ambiental, propõe-se aqui uma estratégia de conservação para o complexo das bacias dos ribeirões Apertados-Três Bocas (CATB), ordenando atividades de restauração e conservação de fragmentos florestais, criação e expansão de unidades de conservação, além da proposição de formas de uso do solo compatíveis com o entorno de unidades de conservação.

A conservação da biodiversidade nos discursos expositivos do Zoo de Barcelona

A Educação para a Conservação é um campo de pesquisa que se dedica ao estudo das reflexões éticas e das atitudes humanas direcionadas para com o respeito que se deve ter com o ambiente, principalmente pelo estabelecimento de ações conservacionistas pautadas em interações educativas. Os Zoos, de modo geral, estão inseridos nessa perspectiva, uma vez que se apresentam como instituições de cunho educativo voltadas para a conservação da biodiversidade. No entanto, o discurso expositivo apresentado por esses aparatos culturais no Brasil, muitas vezes, não contempla tais elementos em suas exposições. Por este motivo, buscou-se a análise de exposições zoológicas também no exterior, que contemplassem discursos sobre a conservação da biodiversidade em suas exposições, tendo sido escolhida a exposição do Zoo de Barcelona, Espanha, para a realização desta investigação. A pesquisa teve por objetivos compreender como a conservação da biodiversidade é abordada na exposição deste zoológico catalão, com base na formulação de saberes de referência constituídos a partir de diferentes áreas: os Movimentos Ambientalistas, a Filosofia da Conservação e as Éticas Ambientais. Igualmente, buscou-se compreender como o discurso expositivo sobre conservação encontra-se apresentado nos aparatos expográficos distribuídos ao longo da exposição, bem como em livros e documentos. Compreendendo a investigação como um Estudo de Caso, foram acessados documentos institucionais de acesso público encontrados no site da instituição e textos presentes nos painéis expositivos. As análises foram realizadas com base no referencial teórico da Transposição Didática/Museográfica, que permite o estudo da exposição por ao menos três lógicas: a lógica do discurso; a lógica do espaço; e a lógica do gesto. Além disso, o mesmo referencial prevê o estabelecimento de um saber de referência ou saber sábio pautado no conhecimento epistemológico sobre a conservação da biodiversidade e, nesta pesquisa, no discurso de pesquisadores da área, que foram entrevistados sobre este assunto. Este saber de referência ou saber sábio possibilitou a criação de um conjunto de categorias de análise que pautou a análise do discurso expositivo apresentado pelo Zoo de Barcelona. As categorias criadas foram classificadas em duas dimensões: a dos Valores e a das Ações. Duas categorias, a Antropocêntrica e a Não antropocêntrica constituíram a Dimensão dos Valores e quatro categorias, a Desenvolvimentista, a Sustentabilista, a Sócio-humanística e a Técnico-científica constituíram a Dimensão das Ações. Os resultados apontaram que o discurso expositivo é composto predominantemente por informações Técnico-científicas e Sustentabilistas, ambas as categorias contextualizadas por uma visão não antropocêntrica de valorização da natureza. A forma como o discurso expositivo encontra-se apresentado na parte textual da exposição corrobora a linha conceitual de assuntos abordados nos grandes eventos globais promovidos pela ONU ao longo dos últimos 40 anos, sobre a conservação do meio ambiente. Categorias como a Sócio-humanística, a Antropocêntrica e a Dimensão dos Valores foram pouco abordadas. A categoria Desenvolvimentista não foi encontrada na exposição. Pelas evidências levantadas durante a análise dos dados pode-se concluir que o Zoo de Barcelona apresenta um discurso expositivo conservacionista e que há elementos suficientes na exposição para se apontar o desenvolvimento de uma Educação para a Conservação.

On the development of advanced techniques for mixed-elastohydrodynamic lubrification modelling of journal and sliding bearing systems.

The present thesis is focused on the development of a thorough mathematical modelling and computational solution framework aimed at the numerical simulation of journal and sliding bearing systems operating under a wide range of lubrication regimes (mixed, elastohydrodynamic and full film lubrication regimes) and working conditions (static, quasi-static and transient conditions). The fluid flow effects have been considered in terms of the Isothermal Generalized Equation of the Mechanics of the Viscous Thin Films (Reynolds equation), along with the massconserving p-Ø Elrod-Adams cavitation model that accordingly ensures the so-called JFO complementary boundary conditions for fluid film rupture. The variation of the lubricant rheological properties due to the viscous-pressure (Barus and Roelands equations), viscous-shear-thinning (Eyring and Carreau-Yasuda equations) and density-pressure (Dowson-Higginson equation) relationships have also been taken into account in the overall modelling. Generic models have been derived for the aforementioned bearing components in order to enable their applications in general multibody dynamic systems (MDS), and by including the effects of angular misalignments, superficial geometric defects (form/waviness deviations, EHL deformations, etc.) and axial motion. The bearing exibility (conformal EHL) has been incorporated by means of FEM model reduction (or condensation) techniques. The macroscopic in fluence of the mixedlubrication phenomena have been included into the modelling by the stochastic Patir and Cheng average ow model and the Greenwood-Williamson/Greenwood-Tripp formulations for rough contacts. Furthermore, a deterministic mixed-lubrication model with inter-asperity cavitation has also been proposed for full-scale simulations in the microscopic (roughness) level. According to the extensive mathematical modelling background established, three significant contributions have been accomplished. Firstly, a general numerical solution for the Reynolds lubrication equation with the mass-conserving p - Ø cavitation model has been developed based on the hybridtype Element-Based Finite Volume Method (EbFVM). This new solution scheme allows solving lubrication problems with complex geometries to be discretized by unstructured grids. The numerical method was validated in agreement with several example cases from the literature, and further used in numerical experiments to explore its exibility in coping with irregular meshes for reducing the number of nodes required in the solution of textured sliding bearings. Secondly, novel robust partitioned techniques, namely: Fixed Point Gauss-Seidel Method (PGMF), Point Gauss-Seidel Method with Aitken Acceleration (PGMA) and Interface Quasi-Newton Method with Inverse Jacobian from Least-Squares approximation (IQN-ILS), commonly adopted for solving uid-structure interaction problems have been introduced in the context of tribological simulations, particularly for the coupled calculation of dynamic conformal EHL contacts. The performance of such partitioned methods was evaluated according to simulations of dynamically loaded connecting-rod big-end bearings of both heavy-duty and high-speed engines. Finally, the proposed deterministic mixed-lubrication modelling was applied to investigate the in fluence of the cylinder liner wear after a 100h dynamometer engine test on the hydrodynamic pressure generation and friction of Twin-Land Oil Control Rings.