Influence of agricultural biomass burning on aerosol size distribution and dry deposition in southeastern Brazil

The size distributed composition of ambient aerosols is used to explore seasonal differences in particle chemistry and to show that dry deposition fluxes of soluble species, including important plant nutrients, increase during periods of biomass (sugar cane trash) burning in São Paulo State, Brazil. Measurements were made at a single site centrally located in the State's sugar cane growing region but away from the immediate vicinity of burns, so that the air sampled was representative of the regional background. Calculation of ion equivalent balances showed that during burning periods smaller particles (Aitken and accumulation modes) were more acidic, containing higher concentrations of SO(4)(2-), oxalate, NO(3)(-), HCOO(-), CH(3)COO(-), and Cl(-), but insufficient NH(4)(+) and K(+) to achieve neutrality. Larger particles showed an anion deficit due to the presence of unmeasured ions and comprised resuspended dusts modified by accumulation of nitrate, chloride, and organic anions. Increases of resuspended particles during the burning season were attributed to release of earlier deposits from the surfaces of burning vegetation as well as increased vehicle movement on unsurfaced roads. During winter months the relative contribution of combined emissions from road transport and industry diminished due to increased emissions from biomass combustion and other activities specifically associated with the harvest period. Positive increments in annual particulate dry deposition fluxes due to higher fluxes during the sugar cane harvest were 44.3% (NH(4)(+)), 42.1 % (K(+)), 31.8% (Mg(2+)), 30.4% (HCOO(-)), 12.8% (Cl(-)), 6.6% (CH(3)COO(-)), 5.2% (Ca(2+)), 3.8% (SO(4)(2-)), and 2.3% (NO(3)(-)). Na(+) and oxalate fluxes were seasonally invariant. Annual aerosol dry deposition fluxes (kg ha(-1)) were 0.5 (Na(+)), 0.25 (NH(4)(+)), 0.39 (K(+)), 0.51 (Mg(2+)), 3.19 (Ca(2+)), 1.34 (Cl(-)), 4.47 (NO(3)(-)), 3.59 (SO(4)(2-)), 0.58 (oxalate), 0.71 (HCOO(-)), and 1.38 (CH(3)COO(-)). Contributions of this mechanism to combined aerosol dry deposition and precipitation scavenging (inorganic species, excluding gaseous dry deposition) were 31% (Na(+)), 8% (NH(4)(+)), 26% (K(+)), 63% (Mg(2+)), 66% (Ca(2+)), 32% (Cl(-)), 33% (NO(3)(-)), and 36% (SO(4)(2-)).

Above- and below-ground biomass and carbon dynamics in Brazilian Cerrado wet grasslands

Questions: Grasslands are usually neglected as potential carbon stocks, partially due to the lack of studies on biomass and carbon dynamics in tropical grasslands. What is the importance of Brazilian tropical wet grasslands as carbon sinks? Does fire frequency and season affect biomass and carbon allocation in Brazilian wet grasslands? Location: Wet grasslands, tropical savanna, Jalapão, Tocantins, northern Brazil. Methods: We determined biomass above- and below-ground, estimated carbon stocks in biennially burned plots (B2) and plots excluded from fire for 4 yr (B4). Moreover, we determined biomass in both rainy and dry seasons. Samples were 0.25 m × 0.25 m × 0.2 m (eight samples per treatment, applying a nested design, total of 48 samples). The biomass was classified in above-ground graminoids, forbs and dead matter, and below-ground roots and other below-ground organs. We used ANOVA to compare variables between treatments and seasons. Results: More than 40% of the total biomass and carbon stocks were located below-ground, mostly in roots. A high proportion of dead biomass (B4) was found in the above-ground material, probably due to low decomposition rates and consequent accumulation over the years. Although these grasslands do not experience water stress, we found significant evidence of resource re-allocation from below-ground organs to the above-ground biomass in the rainy season. Conclusions: We found more dead biomass in the rainy season, probably due to low decomposition rates, which can increase fire risk in these grasslands during the following dry season. These tropical wet grasslands stored high amounts of carbon (621 to 716 g C.m-2), mostly in the roots. Thus, policymakers should consider tropical grasslands as potential carbon stocks, since they are one of the most threatened and unprotected ecosystems in Brazil. © 2012 International Association for Vegetation Science.

Soil phosphorus increases dry matter and nutrient accumulation and allocation in potato cultivars

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Cadmium availability and accumulation by lettuce and rice

Among the toxic elements, Cd has received considerable attention in view of its association with a number of human health problems. The objectives of this study were to evaluate the Cd availability and accumulation in soil, transfer rate and toxicity in lettuce and rice plants grown in a Cd-contaminated Typic Hapludox. Two simultaneous greenhouse experiments with lettuce and rice test plants were conducted in a randomized complete block design with four replications. The treatments consisted of four Cd rates (CdCl2), 0.0; 1.3; 3.0 and 6.0 mg kg(-1), based on the guidelines recommended by the Environmental Agency of the State of São Paulo, Brazil (Cetesb). Higher Cd rates increased extractable Cd (using Mehlich-3, Mehlich-1 and DTPA chemical extractants) and decreased lettuce and rice dry matter yields. However, no visual toxicity symptoms were observed in plants. Mehlich-1, Mehlich-3 and DTPA extractants were effective in predicting soil Cd availability as well as the Cd concentration and accumulation in plant parts. Cadmium concentration in rice remained below the threshold for human consumption established by Brazilian legislation. on the other hand, lettuce Cd concentration in edible parts exceeded the acceptable limit.

Accumulation of six metals in the mangrove crab Ucides cordatus (Crustacea: Ucididae) and its food source, the red mangrove Rhizophora mangle (Angiosperma: Rhizophoraceae)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Limnology of Macrobrachium amazonicum grow-out ponds subject to high inflow of nutrient-rich water and different stocking and harvest management

We evaluated the water characteristics and particle sedimentation in Macrobrachium amazonicum (Heller 1862) grow-out ponds supplied with a high inflow of nutrient-rich water. Prawns were subject to different stocking and harvesting strategies: upper-graded juveniles, lower-graded juveniles, non-graded juveniles + selective harvesting and traditional farming (non-grading juveniles and total harvest only). Dissolved oxygen, afternoon N-ammonia and N-nitrate and soluble orthophosphate were lower in the ponds in comparison with inflow water through the rearing cycle. Ponds stocked with the upper population fraction of graded prawns showed higher turbidity, total suspended solids and total Kjeldahl nitrogen than the remaining treatments. An increase in the chemical oxygen demand:biochemical oxygen demand ratio from inlet (4.9) to pond (7.1-8.0) waters indicated a non-readily biodegradable fraction enhancement in ponds. The sedimentation mean rate ranged from 0.08 to 0.16 mm day(-1) and sediment contained >80% of organic matter. The major factors affecting pond ecosystem dynamic were the organic load (due to primary production and feed addition) and bioturbation caused by stocking larger animals. Data suggest that M. amazonicum grow-out in ponds subjected to a high inflow of nutrient-rich water produce changes in the water properties, huge accumulation of organic sediment at the pond bottom and non-readily biodegradable material in the water column. However, the water quality remains suitable for aquaculture purposes. Therefore, nutrient-rich waters, when available, may represent a source of unpaid nutrients, which may be incorporated into economically valued biomass if managed properly.

Changes in biomass, chemical composition and nutritive value of Spartina alterniflora due to organic pollution in the Itanhaém River Basin (SP, Brazil)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Effect of Urucu oil (Brazilian Amazon) on the biomass of the aquatic macrophyte Eichhornia crassipes (Mart.) Solms (Pontederiaceae)

Os rios e lagos de várzea da província petrolífera de Urucu, na Amazônia Central, são amplamente colonizados por macrófitas aquáticas, que podem ser afetadas por acidentes durante a exploração e o transporte de petróleo. Entre as macrófitas, a espécie flutuante Eichhornia crassipes (aguapé) ocorre abundantemente na região; OBJETIVO: O objetivo desse estudo foi verificar o efeito de diferentes dosagens do petróleo de Urucu (0; 0,5; 1,5 e 3,0 L.m-2) na biomassa viva e morta de E. crassipes e em algumas características físicas e químicas da água; MÉTODOS: O experimento teve oitenta e quatro dias de duração. A cada sete dias foi determinada a biomassa (viva e morta) de E. crassipes e os valores de temperatura, pH, condutividade elétrica e oxigênio dissolvido da água; RESULTADOS: A dosagem de 0,5 L.m-2 foi suficiente para causar mortalidade parcial (48%) em E. crassipes após trinta e cinco dias de exposição ao petróleo. A dosagem de 3,0 L.m-2 causou mortalidade total (100%) em E. crassipes em oitenta e quatro dias de exposição. A decomposição do petróleo e da biomassa morta de E. crassipes provocam a redução do oxigênio dissolvido e do pH, e aumento da condutividade elétrica e de fósforo total na água; CONCLUSÕES: Nós concluímos que um derramamento de petróleo pode provocar mortalidade total em uma população de uma espécie de macrófita, mas não em uma outra. Isto pode alterar a diversidade de espécies de macrófitas na região impactada. No caso de Eichhornia crassipes e Pistia stratiotes, um derramamento de petróleo de Urucu pode favorecer E. crassipes, a espécie menos sensível ao petróleo.

Allelopathic plants. 7. Sunflower (Helianthus annuus L.)

Sunflower is an annual dicotyledonous plant, herbaceous, erect and native of North America. It is thermo- and photo-insensitive, hence, can be grown round the year in sub-tropical and tropical countries. Only two spp. H. annuus and H. tuberosum are cultivated for food, remaining spp. are ornamentals, weeds and wild plants. However, H. annuus is allelopathic and inhibit the growth and development of other plants thus reducing their productivity. Much information is available about the allelopathic effects of sunflower crop on following crops in crop rotations. Although it is harmful to all crops, but, is less harmful to crops of Graminae family than other families. It seems that the harmful effects of sunflower in crop rotations are due to release and accumulation of root exudates during crop growth in soil. Soil incorporation of its fresh (green manure) or dry biomass in soil is inhibitory to both crops and weed spp. Several allelochemicals have been characterized from the H. annuus, which inhibit the seed germination and seedling growth of A. albus, A. viridis, Agropyron repens (Elymus repens), Ambrosia artemsiifolia, Avena fatua, Celosia crustata, Chenopodium album, Chloris barbara, Cynodon dactylon, D. sanguinalis, Dactyloctenium ageyptium, Digitaria ciliaris, Echinochloa crus-galli, Flaveria australasica, Parthenium hysterophorus, Portulaca oleracea, Sida spinosa, Trianthema portulacastrum, Veronica perisca the inhibitory effects of this crop may be used for weed management with less herbicides for sustainable agriculture.

Biochemical and physiological responses of sugarcane cultivars to soil water deficiencies

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Crescimento e nutrição mineral de capim-braquiária

Brachiaria decumbens, vulgarmente conhecida por capim-braquiária, é considerada uma importante planta daninha, muito agressiva e de difícil controle em áreas onde foi introduzida como forrageira e posteriormente tornou-se lavoura. Com o objetivo de estudar a produção de massa seca, a distribuição e o acúmulo de macronutrientes em plantas de capim-braquiária, foi conduzido o presente trabalho em casa de vegetação. As plantas foram cultivadas em vasos preenchidos com areia de rio lavada e peneiradas e irrigadas diariamente com solução nutritiva completa de Hoagland & Arnon a 50% da concentração original. A primeira avaliação foi realizada aos 20 dias após a emergência (DAE), e as seguintes, em intervalos de 14 dias. Foi determinada a massa seca das diferentes partes da planta. O material foi moído e analisado quanto aos teores de macronutrientes. Os resultados indicaram que a planta apresentou crescimento durante toda a fase experimental. O maior acúmulo ocorreu aos 160 DAE, sendo de 38,27 g planta-1 de massa seca. Aos 160 DAE, cerca de 37,37% da massa seca estava alocada nas raízes, 37,54% nos colmos + bainhas e 25,09% nas folhas. O acúmulo total dos macronutrientes foi crescente até os 146 dias após a emergência. Aos 76 DAE (período de maior competição dessa espécie com a maioria das culturas anuais), uma planta de capim-braquiária acumulou 1,32 grama de massa seca; 40,8 mg de K; 18,2 mg de N; 6,3 mg de Ca; 5,2 mg de Mg; 2,68 mg de P; e 2,4 mg de S.

Estudo comparativo do acúmulo de massa seca e macronutrientes por plantas de milho var. BR-106 e Brachiaria plantaginea

Foram realizados dois experimentos, em casa de vegetação, no Departamento de Biologia Aplicada à Agropecuária da FCAV-UNESP de Jaboticabal, objetivando-se determinar o acúmulo de massa seca e a distribuição e acúmulo de macronutrientes em plantas de milho, no período de outubro de 2000 a fevereiro de 2001, e de capim-marmelada, no período de setembro de 2003 a fevereiro de 2004. Os estudos foram realizados em delineamento experimental inteiramente casualizado, com quatro repetições. As plantas cresceram em vasos com capacidade de sete litros - preenchidos com areia de rio lavada e peneirada - e foram irrigadas diariamente com solução nutritiva. Os tratamentos foram representados pelas épocas de amostragem realizadas a intervalos de 14 dias, a saber: 21, 35, 49, 63, 77, 91, 105, 119 e 133 dias após a emergência (DAE) das plantas de milho; e 21, 35, 49, 63, 77, 91, 105, 119, 133 e 147 DAE das plantas de capim-marmelada. O ponto de máximo acúmulo teórico de massa seca deu-se aos 122 DAE para o milho (143,8 g por planta) e aos 143 DAE para o capim-marmelada (23,9 g por planta). A taxa de absorção diária dos macronutrientes atingiu maiores valores entre 71 e 104 DAE para o milho e entre 96 e 111 DAE para a planta daninha. Levando-se em conta a média dos valores de pontos de inflexão observados na cultura do milho, aos 85 DAE uma planta de milho acumula, teoricamente, 83,0 g de massa seca; 788,9 mg de N; 137,5 mg de P; 1.385,6 mg de K; 551,8 mg de Ca; 217,9 mg de Mg; e 92,5 mg de S. Enquanto que, no mesmo período, uma planta de B. plantaginea acumula, teoricamente, 9,6 g de massa seca; 127,8 mg de N; 15,9 mg de P; 217,3 mg de K; 43,9 mg de Ca; 58,3 mg de Mg; e 15,8 mg de S.

Accumulation of nutrients in sweet peppers cultivated in coconut fiber

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Chloramphenicol restores the polymorphonuclear accumulation in carrageenin-induced pleurisy in diabetic rats

Investigou-se o efeito do succinato de cloranfenicol (30 mg/kg, a cada 12 h, durante 4 dias, IP) sobre o acúmulo de leucócitos polimorfonucleares (PMN) na pleurisia induzida pela carragenina (150 mig) em ratos (Wistar, machos, 180-230 g, n = 12) diabéticos (40 mg/kg de aloxana, IV). O antibiótico produziu aumento de 36% no número de PMN (p<0,05) migrados para a cavidade pleural de animais normais. O estado diabético provocou redução de 45% dos PMN (p<0,05) acumulados no exsudato pleural de animais não tratados com o antibiótico. Por outro lado, animais diabéticos tratados com succinato de cloranfenicol apresentaram resposta de PMN que não diferiu estatisticamente do observado em animais controle, não tratados. A contagem total e diferencial dos leucócitos circulantes realizada antes e 4 h depois da aplicação da carragenina não diferiu estatisticamente entre os grupos.

Sequências de culturas em sistema de semeadura direta: I - produção de matéria seca e acúmulo de nutrientes

Em sistema de semeadura direta, os resíduos das culturas de entressafra são utilizados com as finalidades de proteger a superfície do solo dos agentes erosivos e de promover a ciclagem de nutrientes. O objetivo deste trabalho foi avaliar a produção de matéria seca e o acúmulo de nutrientes nos resíduos vegetais provenientes de diferentes sequências de culturas em semeadura direta. O experimento foi conduzido em Jaboticabal-SP (48° 18' W e 21° 15' S), em um Latossolo Vermelho eutrófico. O delineamento experimental foi em faixas, com três repetições. Os tratamentos foram constituídos pela combinação de três sequências de culturas de verão (rotação soja-milho e monoculturas de milho e de soja) com sete culturas de entressafra (milho, sorgo, girassol, crotalária, guandu, nabo forrageiro e milheto). O experimento iniciou-se em 2002, e o presente estudo refere-se aos anos agrícolas 2007/2008 e 2008/2009. Avaliaram-se as quantidades de matéria seca e o acúmulo de nutrientes pelas culturas. As culturas com colheita de grãos na entressafra (milho, sorgo e girassol) produziram resíduos com menor quantidade de nutrientes acumulados e em menor quantidade de matéria seca, quando comparadas às culturas com trituração no florescimento (crotalária, guandu, nabo forrageiro e milheto). Milheto e crotalária apresentaram as maiores produções de matéria seca e os maiores acúmulos de nutrientes. O milheto mostrou os maiores acúmulos de K e Mg, e a crotalária, maiores acúmulos de N e P. As gramíneas cultivadas na entressafra apresentaram maior desenvolvimento quando em sucessão ao cultivo de soja no verão anterior, com maior produção de matéria seca de milheto e, também, maior produtividade de grãos de milho e sorgo.