Uncertainties in the prediction of spatial variability of soil CO2 emissions and related properties

The soil CO2 emission has high spatial variability because it depends strongly on soil properties. The purpose of this study was to (i) characterize the spatial variability of soil respiration and related properties, (ii) evaluate the accuracy of results of the ordinary kriging method and sequential Gaussian simulation, and (iii) evaluate the uncertainty in predicting the spatial variability of soil CO2 emission and other properties using sequential Gaussian simulations. The study was conducted in a sugarcane area, using a regular sampling grid with 141 points, where soil CO2 emission, soil temperature, air-filled pore space, soil organic matter and soil bulk density were evaluated. All variables showed spatial dependence structure. The soil CO2 emission was positively correlated with organic matter (r = 0.25, p < 0.05) and air-filled pore space (r = 0.27, p < 0.01) and negatively with soil bulk density (r = -0.41, p < 0.01). However, when the estimated spatial values were considered, the air-filled pore space was the variable mainly responsible for the spatial characteristics of soil respiration, with a correlation of 0.26 (p < 0.01). For all variables, individual simulations represented the cumulative distribution functions and variograms better than ordinary kriging and E-type estimates. The greatest uncertainties in predicting soil CO2 emission were associated with areas with the highest estimated values, which produced estimates from 0.18 to 1.85 t CO2 ha-1, according to the different scenarios considered. The knowledge of the uncertainties generated by the different scenarios can be used in inventories of greenhouse gases, to provide conservative estimates of the potential emission of these gases.

Soil nitrogen dynamics after Brachiaria desiccation

Brachiaria species, particularly B. humidicola, can synthesize and release compounds from their roots that inhibit nitrification, which can lead to changes in soil nitrogen (N) dynamics, mainly in N-poor soils. This may be important in crop-livestock integration systems, where brachiarias are grown together with or in rotation with grain crops. The objective of the present study was to determine whether this holds true in N-rich environments and if other Brachiaria species have the same effect. The soil N dynamics were evaluated after the desiccation of the species B. brizantha, B. decumbens, B. humidicola, and B. ruziziensis, which are widely cultivated in Brazil. The plants were grown in pots with a dystroferric Red Latosol in a greenhouse. Sixty days after sowing, the plants were desiccated using glyphosate herbicide. The plants and soil were analyzed on the day of desiccation and 7, 14, 21 and 28 days after desiccation. The rhizosphere soil of the grasses contained higher levels of organic matter, total N and ammonium than the non-rhizosphere soil. The pH was lowest in the rhizosphere of B. humidicola, which may indicate that this species inhibits the nitrification process. However, variations in the soil ammonium and nitrate levels were not sufficient to confirm the suppressive effect of B. humidicola. The same was observed for B. brizantha, B. decumbens and B. ruziziensis, thereby demonstrating that, where N is abundant, none of the brachiarias studied has a significant effect on the nitrification process in soil.

Efeito do preparo do solo e resíduo da colheita de cana-de-açúcar sobre a emissão de CO2

O solo é um dos principais compartimentos de carbono no ecossistema terrestre, capaz de armazenar quantidades expressivas desse elemento e, portanto, a compreensão dos fatores que contribuem para as perdas de CO2 em solos agrícolas é fundamental para determinar estratégias de redução das emissões desse gás e ajudar a mitigar o efeito estufa. O objetivo deste estudo foi investigar o efeito do preparo do solo e da deposição de resíduos da cultura da cana-de-açúcar na emissão de CO2, temperatura e umidade do solo, durante a reforma do canavial, ao longo de um período de 15 dias. Os manejos avaliados foram: sem preparo do solo e mantendo os resíduos da colheita sobre a superfície do solo (SPCR); sem preparo do solo e sem resíduo (SPSR) e com preparo do solo e sem resíduo (CPSR). A menor média de emissão de CO2 do solo (FCO2) foi observada no manejo SPCR (2,16 µmol m-2 s-1), quando comparado aos manejos SPSR (2,90 µmol m-2 s-1) e CPSR (3,22 µmol m-2 s-1), indicando que as maiores umidades e menores variações da temperatura do solo, observadas em SPCR, foram os fatores responsáveis por tal diminuição. Durante o período de estudo, a menor média diária da FCO2 foi registrada em SPCR (1,28 µmol m-2 s-1) e a maior em CPSR (6,08 µmol m-2 s-1), após a ocorrência de chuvas. A menor perda de C-CO2 do solo foi observada no manejo SPCR (367 kg ha-1 de C-CO2), diferindo significativamente (p<0,05) dos manejos: SPSR (502 kg ha-1 de C-CO2) e CPSR (535 kg ha-1 de C-CO2). A umidade do solo foi a variável que apresentou valores mais diferenciados entre os manejos, sendo positivamente correlacionada (r = 0,55; p<0,05) com as variações temporais da emissão de CO2 nos manejos SPCR e CPSR. Em adição, a temperatura do solo diferiu (p<0,05) somente no manejo SPCR (24 ºC), quando comparada aos manejos SPSR (26 ºC) e CPSR (26,5 ºC), sugerindo que, para as condições deste estudo, o resíduo da cana-de-açúcar retido sobre a superfície propiciou uma temperatura do solo, em média, 2 ºC mais amena.

Controle de Rhyzopertha dominica pela atmosfera controlada com CO2, em trigo

A utilização de gases inertes como fumigantes no controle de pragas é uma alternativa ao uso de fosfina. O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência de uma atmosfera com CO2 no controle de Rhyzoperta dominica (Fabr.) (Coleoptera: Bostrichidae) em grãos de trigo armazenado. O trabalho constou de cinco concentrações de CO2 (0, 30 , 40, 50 e 60%, completadas com N2), três períodos de exposição (5, 10, 15 dias), três populações de R. dominica (Fabr.) (Coleoptera: Bostrichidae) (Campo Mourão, PR, Sete Lagoas, MG e Santa Rosa, RS) e sete fases de desenvolvimento do inseto (ovo, larva de 1º, 2º, 3º e 4º ínstar, pupa e adulto) com três repetições. As diferentes fases da R. dominica foram acondicionadas em tecido organza e levadas para câmaras de expurgo de 200 litros com 75% deste volume repletos de grãos. As câmaras foram vedadas com borracha de silicone para garantir a hermeticidade. Após a vedação das câmaras injetavam-se os gases contendo diferentes teores de CO2. Os resultados mostraram que todos os teores de CO2 causaram 100% de mortalidade de adultos das três populações nos três períodos de exposição utilizados. Em pupas a mortalidade atingiu 100% no teor de 60% de CO2 para as três populações no período de 15 dias de exposição; porém, todos os teores de CO2 utilizados no período de 15 dias de exposição causaram 100% de mortalidade das pupas da população de Santa Rosa. Para o adequado controle de larvas de diferentes ínstares são necessários teores de CO2 iguais ou acima de 50%. Nos períodos de 10 e 15 dias de exposição, todos os teores de CO2 causaram 100% de mortalidade dos ovos das três populações avaliadas.

Eficácia e pH de caldas de glifosato após a adição de fertilizantes nitrogenados e utilização de pulverizador pressurizado por CO2

Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de avaliar a eficácia e o pH de caldas de glifosato após a adição de fertilizantes nitrogenados e utilização de pulverizador pressurizado por CO2. Em campo, foram aplicadas duas doses de glifosato (360 e 720 g ha-1), isoladas ou combinadas a duas concentrações de ureia (2,5 e 5,0 g L-1) ou sulfato de amônio (7,5 e 15,0 g L-1). Em laboratório, mensurou-se o pH de caldas de glifosato após o uso de diferentes concentrações do produto e dos fertilizantes nitrogenados e após a utilização do pulverizador pressurizado por CO2. Em todas as avaliações do experimento em campo, a menor dose de glifosato teve maior eficácia biológica após a adição de sulfato de amônio (15 g L-1) à calda. A ureia (5 g L-1) proporcionou efeitos benéficos somente na avaliação aos 28 dias após a aplicação. Em laboratório, o aumento da concentração de glifosato promoveu gradativa acidificação da calda de pulverização, com estabilização do pH da solução em 4,5. O sulfato de amônio causou pequena acidificação da calda herbicida, enquanto a ureia não alterou o pH. O uso do pulverizador pressurizado por CO2 pouco alterou o pH da calda de glifosato. A maior eficácia do glifosato após a adição de fertilizantes nitrogenados à calda está pouco relacionada com alterações no pH da solução.

Desiccation, postharvest maturity and seed aging of tall oat-grass

The objectives of this work were to determine whether and at which seed physiological maturity stage the diquat desiccant affects the tall oat-grass (Arrhenatherum elatius) seed quality and yield, as well as the proper storage period between harvest and sowing. Diquat desiccation was evaluated in applications during milk or dough seed maturation stages. Seeds conventionally produced and stored under traditional storage conditions were used for the analyses. Seed samples were drawn every 30th day after harvest (DAH). After the 240th DAH, samples were drawn every 90th day up the to 690th DAH. The highest yield were obtained by desiccation applied at the beginning of the seed dough stage, with a satisfactory seed quality. Both final germination and seedling growth parameters achieved their maximum values between 180th and 240th DAH. Oat-grass seeds preserved satisfactory level of final germination (75%) up to 420th DAH. The application of diquat desiccant at the beginning of seed dough maturity stage can be a good solution for seed production of tall oat-grass. Early spring is the best sowing period for freshly harvested seeds of tall oat-grass regarding germination and seedling growth.

CO2-response function of radiation use efficiency in rice for climate change scenarios

The objective of this work was to evaluate a generalized response function to the atmospheric CO2 concentration [f(CO2)] by the radiation use efficiency (RUE) in rice. Experimental data on RUE at different CO2 concentrations were collected from rice trials performed in several locations around the world. RUE data were then normalized, so that all RUE at current CO2 concentration were equal to 1. The response function was obtained by fitting normalized RUE versus CO2 concentration to a Morgan-Mercer-Flodin (MMF) function, and by using Marquardt's method to estimate the model coefficients. Goodness of fit was measured by the standard deviation of the estimated coefficients, the coefficient of determination (R²), and the root mean square error (RMSE). The f(CO2) describes a nonlinear sigmoidal response of RUE in rice, in function of the atmospheric CO2 concentration, which has an ecophysiological background, and, therefore, renders a robust function that can be easily coupled to rice simulation models, besides covering the range of CO2 emissions for the next generation of climate scenarios for the 21st century.

Ammonium and nitrate in soil and upland rice yield as affected by cover crops and their desiccation time

The objective of this work was to evaluate the effect of cover crops and their desiccation times on upland rice yield and on the levels of nitrate and ammonium in a no-tillage soil. The experiment was carried out in a randomized blocks, with split plots and three replicates. Cover crops (plots) were sowed in the off-season (March 2009). In November 2009, at 30, 20, 10 and 0 days before rice sowing (split plots), herbicide was applied on the cover crops (fallow, Panicum maximum, Urochloa ruziziensis, U. brizantha and millet). Straw and soil were sampled (0 - 10 cm) at the sowing day, and after 7, 14, 21, 28 and 35 days. Straws from millet and fallow were degraded more rapidly and provided the lowest level of nitrate in the soil. Urochloa ruziziensis, U. brizantha and P. maximum produced higher amounts of dry matter, and provided the highest levels of nitrate in the soil. Millet provides the lowest nitrate/ammonium ratio and the highest upland rice yield. Desiccations carried out at 30 and 20 days before sowing had the largest levels of nitrate in the soil at the sowing date. Nitrogen content and forms in the soil are affected by cover crops and their desiccation times.

Fertilidade do solo e estado nutricional do cafeeiro cultivado em atmosfera enriquecida com CO2

Resumo: O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos de concentrações de CO2 atmosférico nos atributos químicos do solo, na linha (cafeeiro) e na entrelinha (braquiária), e nos teores de macronutrientes em folhas do cafeeiro. Utilizou-se o delineamento de blocos ao acaso, com parcelas subdivididas e seis repetições. Os tratamentos consistiram de dois níveis de CO2 atmosférico, 390 e 550 μmol mol-1. A amostragem de solo foi realizada na linha e na entrelinha do cafeeiro, em 2013 e 2014, nas camadas de 0-5,0, 5,0-10, 10-20 e 20-40 cm, e de 0-10, 10-20 e 20-40 cm, respectivamente. Avaliaram-se pH, teores de Ca2+, Mg2+, K, P e S disponíveis, saturação por bases e matéria orgânica do solo. Em 2013 e 2014, houve redução nos teores de P na linha do cafeeiro, com o aumento da concentração de CO2. Em 2014, houve redução nos teores de K disponível no solo e aumento dos teores de K na folha do cafeeiro sob 550 μmol mol-1 de CO2. Em cafeeiro cultivado em atmosfera enriquecida com CO2, o teor de P disponível no solo é o que mais reduz, o que indica a necessidade de reposição adequada deste nutriente.

Emissão de etileno e de CO2 em mamão 'Sunrise Solo' e 'Golden'

Frutos de mamoeiro 'Sunrise Solo' e 'Golden' foram armazenados a 10º C e a 25º C e monitorados diariamente quanto às emissões de CO2 e de C2H4, observando-se a evolução do índice de cor de casca. A não-alteração do índice de cor de casca, ao longo dos 20 dias de conservação a 10º C, refletiu a influência da refrigeração na retenção do metabolismo dos mamões. Houve dois incrementos da respiração e da emissão de etileno, no quarto dia e entre o oitavo e o nono dia, nos frutos armazenados a 25º C. A temperatura de 10º C deteve a respiração climatérica do mamão e a emissão de etileno, comprovando que o seu metabolismo se reduz, permitindo que os frutos apresentem aspecto imaturo após 20 dias de armazenamento.

Qualidade de caqui 'Rama forte' após armazenamento refrigerado, influenciada pelos tratamentos 1-MCP e/ou CO2

Avaliaram-se os efeitos dos tratamentos com CO2 e 1-MCP (1-metilciclopropeno) sobre a adstringência (índice de tanino), firmeza da polpa e distúrbios da epiderme em caqui 'Rama Forte'. Frutos foram tratados com 1-MCP por 24 h, logo após a colheita e/ou com alto CO2 (70%) por 24 ou 48 h, um dia após a colheita ou após o armazenamento refrigerado (AR). Os caquis foram armazenados sob atmosfera modificada a 0 ºC, por 45 dias, e a seguir mantidos a 23 ºC, por 9 dias. Frutos-controle (não tratados com 1-MCP nem com CO2) amoleceram em três dias e perderam aproximadamente 50% da adstringência em 6 dias após o AR. A exposição ao CO2 acelerou a redução da adstringência. Esse efeito do CO2 foi menor em frutos tratados com 1-MCP, especialmente quando o CO2 foi aplicado após o AR, por apenas 24 h. O tratamento com 1-MCP inibiu o amolecimento e a redução da adstringência, especialmente nos frutos não tratados com CO2. O amolecimento de frutos tratados com 1-MCP foi maior quando a exposição ao CO2 ocorreu antes do AR. A combinação dos tratamentos com 1-MCP e alto CO2 reduziu a incidência de podridões e manchas translúcidas, mas não alterou o desenvolvimento de pintas pretas ('estrias'). Os resultados indicam que é possível induzir perda da adstringência sem excessiva perda da firmeza da polpa de caquis 'Rama Forte' após o AR pela associação dos tratamentos com 1-MCP logo após a colheita e alto CO2 após o AR.

Determinação de traços de Co e Co2 "em linha" por cromatografia em fase gasosa

The present work describes a rapid and sensitive method for the determination of carbon monoxide and carbon dioxide at low concentration levels, on line, in ethylene and hydrogen lines. These gases were separated in a column filled with Porapak Q, converted to methane and quantified by a flame ionization detector. Some modifications were made in the injection system and in the lines of the carrier gas. The detection limits of 2,6 ppbV and 4,85 ppbV for CO and CO2, respectively, were reached after modifications.

Análise teórica da interação de CO, CO2 e NH3 com ZnO

This paper presents a study of the interaction of small molecules with ZnO surfaces by means of theoretical methods. The AM1 semi-empirical method was used for optimizing the geometric parameters of adsorbed molecules. The optimized AM1 structures were used in the calculations of the ab initio RHF method with the 3-21G* basis set. The interaction of CO, CO2 and NH3 molecules were studied with (ZnO)22 and (ZnO)60 cluster models. We have analyzed the interaction energy, SCF orbital energies, Mulliken charges and the density of states (DOS).

Datação radiocarbônica de sítios arqueológicos do tipo sambaqui pela técnica de absorção de CO2: uma alternativa à síntese benzênica

The sambaquis are archaeological sites with remains of pre-historical Brazilian civilizations. They look like small hills containing different kinds of shells, animal and fish bones, small artifacts and even human skeletons. Since the sambaqui sites in the Rio de Janeiro state are younger than 6000 years, the applicability of CO2 absorption on Carbo-Sorb® and 14C determination by counting on a low background liquid scintillation counter was tested. The International Atomic Energy Agency standard reference material IAEA-C2 was used in order to standardize the method. Nine sambaqui samples from five different archaeological sites found in the Rio de Janeiro state were analyzed and 14C ages between 2100 and 3600 years BP were observed. The same samples were sent to the 14C Laboratory of the Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA/USP) where similar results were obtained.

Fotoluminescência e adsorção de CO2 em nanopartículas de CaTiO3 dopadas com lantânio

Ca1-xLa xTiO3 powders were prepared by the polymeric precursor method. X-ray diffraction (XRD), FT-Raman spectroscopy, transmission electron microscopy (TEM), and N2 and CO2 adsorption were used for the microstructural and surface characterization of the powders. Room temperature photoluminescence (PL) was observed in Ca1-xLa xTiO3 amorphous particles. The PL intensity of these powders was found to be dependent on the lanthanum molar concentration.