Microwave-assisted solvent extraction and analysis of shikimic acid from plant tissues

A better method for determination of shikimate in plant tissues is needed to monitor exposure of plants to the herbicide glyphosate [N-(phosphonomethyl)glycine] and to screen the plant kingdom for high levels of this valuable phytochemical precursor to the pharmaceutical oseltamivir. A simple, rapid, and efficient method using microwave-assisted extraction (MWAE) with water as the extraction solvent was developed for the determination of shikimic acid in plant tissues. High performance liquid chromatography was used for the separation of shikimic acid, and chromatographic data were acquired using photodiode array detection. This MWAE technique was successful in recovering shikimic acid from a series of fortified plant tissues at more than 90% efficiency with an interference-free chromatogram. This allowed the use of lower amounts of reagents and organic solvents, reducing the use of toxic and/or hazardous chemicals, as compared to currently used methodologies. The method was used to determine the level of endogenous shikimic acid in several species of Brachiaria and sugarcane (Saccharum officinarum) and on B. decumbens and soybean (Glycine max) after treatment with glyphosate. The method was sensitive, rapid and reliable in all cases.

Relação entre o consumo de água e a absorção de herbicidas em plantas daninhas e cana-de-açúcar

O objetivo deste trabalho foi avaliar a relação entre o consumo de água pelas plantas de cana-de-açúcar e plantas daninhas e a absorção de herbicidas. O trabalho foi desenvolvido em dois experimentos: no primeiro, mediu-se o consumo de água através da pesagem diária das espécies de plantas daninhas Digitaria horizontalis, Panicum maximum, Ipomoea grandifolia, Ipomoea hederifolia, Brachiaria decumbens, assim como para os cultivares de cana-deaçúcar PO8862, SP80 3280 e RB83 5486; e, no segundo, foram determinadas as concentrações do amicarbazone, imazapic, tebuthiuron e hexazinone no xilema dos três cultivares de cana-deaçúcar e de I. grandifolia por meio da bomba de Schollander e de cromatografia e espectrometria de massas (LC-MS). A taxa de transpiração e, consequentemente, a taxa de consumo de água mostraram-se determinantes da taxa de absorção de herbicidas pelas plantas de diferentes espécies de plantas daninhas e cultivares de cana-de-açúcar. As concentrações de herbicidas na seiva do xilema foram variáveis em função da espécie e do herbicida em contato com o sistema radicular, indicando que a facilidade de absorção pelas raízes pode ser determinante para eficácia e/ou seletividade de herbicidas.

Extraction and Simultaneous Determination of Glyphosate, AMPA and Compounds of the Shikimic Acid Pathway in Plants

This study has aimed to develop a method for simultaneous extraction and determination by liquid chromatography and mass spectrometry (LC-MS/MS) of glyphosate, aminomethylphosphonic acid (AMPA), shikimic acid, quinic acid, phenylalanine, tyrosine and tryptophan. For the joint analysis of these compounds the best conditions of ionization in mass spectrometry and for chromatographic separation of the compounds were selected. Calibration curves and linearity ranges were also determined for each compound. Different extraction systems of the compounds were tested from plant tissues collected from sugarcane (Saccharum officinarum) and eucalyptus (Eucalyptus urophylla platiphylla) plants two days after the glyphosate application at the dose of 720 g a.e. ha-1. The plant material was dried in a forced air circulation drying oven and in a lyophilizer, and subsequently the extractions with acidified water (pH 2.5), acetonitrile-water (50:50) [v/v] and methanol-water (50:50) [v/v] were tested. To verify the recovery of the compounds in the plant matrix with acidified water as an extracting solution, the samples were fortified with a solution containing the mixture of the different analytical standards present so that this one presented the same levels of 50 and 100 μg L-1 of each compound. All experiments were conducted with three replicates. The analytical method developed was efficient for compounds quantifications. The extraction from the samples dried in an oven and using acidified water allowed better extraction levels for all compounds. The recovery levels of the compounds in the fortified samples with known amounts of each compound for both plants samples were rather satisfactory.

Bionomic data and larval density of Scarabaeidae (Pleurosticti) in sugarcane in the central region of Mato Grosso do Sul, Brazil

Bionomic data and larval density of Scarabaeidae (Pleurosticti) in sugarcane in the central region of Mato Grosso do Sul, Brazil. Phytophagous larvae of Scarabaeidae cause damage to diverse crops. Information on these pests is scarce; therefore, the objective of this study was to determine biological aspects and larval density of species occurring in an area of sugarcane. The studies were developed in Sidrolândia from April 2009 to March 2010. Scarab beetle larvae were collected in sugarcane roots every fifteen days, taken to the laboratory and reared to obtain the adults and determine biological parameters. A total of 2,656 larvae were collected, being 162 Liogenys fuscus, 120 Cyclocephala verticalis, 37 Cyclocephala forsteri, and 2337 Anomonyx sp. In January, 53.65 larvae m-2 were obtained, and the most abundant species was Anomonyx sp, representing 87.99% of the total larvae collected. From November to March, the greatest densities of Anomonyx were observed in the field. The adults of this species occurred from May to September, and egg laying from September to November. Eggs measured 1.1 x 1.7 mm, and incubation period last 15.4 days. First instar larvae were observed mainly in October; second instar larvae from November to April; and third instar from January to July. Pupae were observed from May to August. The most abundant scarab beetle, Anomonyx sp. in roots of sugarcane presents one generation per year in Sidrolândia, MS.

Influência do cultivo da cana-de-açúcar e da mineralogia da fração argila nas propriedades físicas de latossolos vermelhos

As atuais técnicas de manejo da cultura da cana-de-açúcar utilizam um vigoroso revolvimento do solo por ocasião do plantio, com o uso de arados, grades pesadas e subsoladores. O objetivo deste trabalho foi avaliar o grau de modificação de algumas propriedades físicas de um Latossolo Vermelho caulinítico (LVd) e de um Latossolo Vermelho caulinítico-oxídico (LVdf) cultivados com cana-de-açúcar e sob mata nativa no município de Jaboticabal (SP), além de comparar as propriedades físicas encontradas em ambos os Latossolos. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, em esquema de parcelas subdivididas 4 x 3 (manejos e camadas), com quatro repetições. Também foi realizada a análise conjunta entre as propriedades físicas dos Latossolos. Os sistemas de uso foram: cana planta (CP), cana soca de segundo ano (C2), cana soca de quarto ano (C4) e mata nativa (MN). Avaliaram-se a densidade do solo (Ds), a sua porosidade e o diâmetro médio ponderado (DMP) nas camadas de 00,10, 0,10-0,20 e 0,20-0,30 m. Os efeitos dos sistemas de uso e manejo sobre os atributos físicos, nas diferentes camadas, foram verificados a partir da análise de variância; quando significativas, as médias foram comparadas pelo teste de Tukey a 5 %. A MN do LVdf apresentou maior macroporosidade e menor microporosidade em relação à das áreas cultivadas, mas, para porosidade total e Ds, a MN apresentou diferença apenas para C2 e C4. O tempo de cultivo da cana-de-açúcar proporcionou o aumento da Ds e diminuição da macroporosidade em ambos os Latossolos. Entretanto, o maior teor de óxido de Fe no LVdf proporcionou maior porosidade total e menor Ds, e sua macroporosidade permaneceu acima de 0,10 m³ m-3 em todos os manejos e camadas. Os sistemas de uso do solo com cana-de-açúcar reduziram a estabilidade de agregados, em relação à mata nativa.

Spatial variability of aggregate stability in latosols under sugarcane

The spatial variability of soils under a same management system is differentiated, as expressed in the properties. The spatial variability of aggregate stability of a eutrophic Red Latosol (ERL) and a dystrophic Red Latosol (DRL) under sugarcane was characterized. Samples were collected in a regular 10 m grid, in the layers 0.0-0.2 and 0.2-0.4 m, with 100 points per area, and the following properties were determined: geometric mean diameter (GMD) of aggregates, mean weight diameter (MWD) of aggregates, percent of aggregates in the > 2.0 mm class and organic matter (OM) content. The eutrophic Red Latosol (ERL) had a higher aggregate stability thn the dystrophic Red Latosol (DRL), which may be attributed to the higher clay and OM content and the gibbsitic mineralogy of this soil class. The differentiated evolution of the studied Oxisols explains the wider range and lower variation coefficient and variability, for all properties studied in the eutrophic Red Latosol.

Physical properties of a rhodic haplustox under two sugarcane harvesting systems

This study had the purpose of evaluating the effects of two management types of sugarcane: harvesting of burnt cane (BCH) and mechanized harvesting of unburnt green cane (MCH), on some soil physical properties of a dystrophic Rhodic Haplustox. The data were then compared with results for the same soil type under native forest. A completely randomized design was used, with three treatments and 20 replications. The following characteristics were determined: organic matter, aggregate stability, soil bulk density, and porosity at depths of 0-0.20 m and soil penetration resistance. After 15 years of cultivation, there were some alterations in the soil under cane burnt before harvesting, evidenced by a drop in the weighted average diameter of stable aggregates in water and increased soil bulk density. Significant changes were also detected in total porosity and pore distribution under both harvesting systems. Critical values for penetration resistance were observed in the area under mechanized sugar cane harvesting, with a value of 4.5 MPa in the 40-55 cm layer. This value is considered high and could indicate compaction and restriction of root growth. Soil properties under the green cane (unburned) management system were closest to those of the soil under native forest.

Qualidade física de três solos sob colheita mecanizada de cana-de-açúcar

A colheita mecanizada da cultura da cana-de-açúcar (Saccharum officinarum) pode aumentar os riscos de degradação e perda da qualidade física dos solos. O objetivo deste estudo foi determinar o intervalo hídrico ótimo (IHO) e o índice S como indicadores da qualidade física de solos cultivados com cana-de-açúcar sob colheita mecanizada. Foram estudados três solos: um Latossolo Vermelho (LV) textura argilosa, um Latossolo Vermelho (LV) textura média e um Argissolo Vermelho-Amarelo (PVA) textura arenosa, utilizando-se amostras das camadas de 0-0,20 m e 0,20-0,40 m de profundidade. O IHO foi maior no LV argiloso > PVA arenoso > LV textura média. No LV textura média, a densidade do solo crítica (Dsc) foi de 1,76 e 1,77 Mg m-3, respectivamente, nas camadas de 0-0,20 e 0,20-0,40 m, enquanto no PVA arenoso e no LV argiloso não se constatou Dsc, tendo em vista a amplitude de valores de densidade obtidos nas amostragens. O índice S apresentou valor maior que 0,050 no LV argiloso, de 0,024 no LV textura média e maior que 0,033 no PVA arenoso, indicando qualidade física muito boa, muito pobre e pobre, respectivamente. Em função dos valores de IHO e de S foi possível constatar que o LV textura média se apresenta mais sensível aos efeitos do manejo da cultura sob colheita mecanizada, com maiores restrições físicas para o crescimento e desenvolvimento de raízes da cultura da cana-de-açúcar.

Faixas normais de nutrientes em cana-de-açúcar pelos métodos ChM, DRIS e CND e nível crítico pela distribuição normal reduzida

Existem diversos métodos para a interpretação da diagnose foliar; o nível crítico ou as faixas de suficiência descritas na literatura são os mais utilizados. Porém, o uso de métodos de determinação de faixas normais de nutrientes que contemplam regiões específicas (localidades) aumenta a eficiência da interpretação. O objetivo deste trabalho foi determinar as faixas normais de nutrientes para a cultura da cana-de-açúcar, mediante a utilização dos métodos Chance Matemática (ChM), Sistema Integrado de Diagnose e Recomendação (DRIS) e Diagnose da Composição Nutricional (CND), além do Nível Crítico determinado pelo método de distribuição normal reduzida. O trabalho foi realizado tomando-se como base dados relativos a teores de nutrientes em amostras foliares e de produtividade de lavouras comerciais de cana-de-açúcar, localizadas no município de Campos de Goytacazes, RJ. Com o método da ChM, foram obtidas faixas de suficiência semelhantes aos métodos DRIS e CND, para N, Ca, S e Mn, enquanto para P, K, Mg, Cu e Zn os valores obtidos pela ChM foram superiores. A utilização dos métodos ChM, DRIS e CND, em lavouras comerciais de cana-de-açúcar em geral, possibilitou a obtenção de menor amplitude da faixa normal dos nutrientes, em comparação com os valores alcançados pelos métodos nível crítico e faixa de suficiência.

Soil quality indicators in a rhodic kandiudult under different uses in northern Parana, Brazil

Sustainable use of soil, maintaining or improving its quality, is one of the goals of diversification in farmlands. From this point of view, bioindicators associated with C, N and P cycling can be used in assessments of land-use effects on soil quality. The aim of this study was to investigate chemical, microbiological and biochemical properties of soil associated with C, N and P under different land uses in a farm property with diversified activity in northern Parana, Brazil. Seven areas under different land uses were assessed: fragment of native Atlantic Forest; growing of peach-palm (Bactrys gasipaes); sugarcane ratoon (Saccharum officinarum) recently harvested, under renewal; growing of coffee (Coffea arabica) intercropped with tree species; recent reforestation (1 year) with native tree species, previously under annual crops; annual crops under no-tillage, rye (Cecale cereale); secondary forest, regenerated after abandonment (for 20 years) of an avocado (Persea americana) orchard. The soil under coffee, recent reforestation and secondary forest showed higher concentrations of organic carbon, but microbial biomass and enzyme activities were higher in soils under native forest and secondary forest, which also showed the lowest metabolic coefficient, followed by the peach-palm area. The lowest content of water-dispersible clay was found in the soil under native forest, differing from soils under sugarcane and secondary forest. Soil cover and soil use affected total organic C contents and soil enzyme and microbial activities, such that more intensive agricultural uses had deeper impacts on the indicators assessed. Calculation of the mean soil quality index showed that the secondary forest was closest to the fragment of native forest, followed by the peach-palm area, coffee-growing area, annual crop area, the area of recent reforestation and the sugarcane ratoon area.

Avaliação de duas variedades de cana-de-açúcar submetidas a diferentes tempos de armazenamento

Foram estudadas duas variedades de cana-de-açúcar (CO 413 e RB 72 454), com o objetivo de verificar o efeito do armazenamento pós-corte sobre suas características tecnológicas e bromatológicas. As variedades foram cortadas e armazenadas durante zero, 1,5, 3,0 e 4,5 dias. Utilizou-se o delineamento inteiramente casualizado em esquema fatorial 2 x 4 . A variedade RB 72 454 apresentou melhor maturação que a variedade CO 413. O armazenamento proporcionou aumento no teor de açúcares redutores (P<0,01) e diminuição no teor protéico (P<0,01) das variedades de cana em estudo. A variedade RB 72 454 apresentou maior teor de matéria seca (P<0,01). Ambas as variedades, quando armazenadas durante 4,5 dias, apresentaram queda de 14,66 e 4,04% nos teores de proteína bruta e energia bruta, respectivamente.

Sistemas de colheita da cana-de-açúcar e alterações nas propriedades físicas de um solo podzólico amarelo no Estado do Espírito Santo

Foi instalado um experimento de longa duração (1989-1994) com cana-de-açúcar (variedade RB 739735) no município de Linhares, ES, com o objetivo de avaliar o efeito dos seguintes sistemas de colheita da cana-de-açúcar: a) Sistema Cana Crua - corte da cana sem queima, com posterior espalhamento do palhiço sobre o solo; e b) Sistema Cana Queimada - corte da cana com queima prévia do palhiço, sobre algumas propriedades físicas de solo Podzólico Amarelo em área de tabuleiro. O delineamento utilizado foi o de blocos casualizados, com seis repetições. Após seis anos de cultivo, constatou-se alteração do solo no sistema Cana Queimada, evidenciada pela diminuição do diâmetro médio ponderado dos agregados estáveis em água e pelo aumento da densidade do solo na profundidade de 0-5 cm. Foram também detectadas alterações significativas na porosidade total e distribuição de poros, na profundidade de 0-5 cm, devido às práticas de manejo do sistema de colheita. Verificou-se, ainda, que a velocidade de infiltração instantânea foi maior nas áreas sob tratamento sem queima. Os mesmos resultados não foram encontrados quando se avaliou o fluxo de água saturado através do método do permeâmetro.

Alterações na cor e no grau de floculação de um Latossolo Vermelho-Escuro sob cultivo contínuo de cana-de-açúcar

Objetivou-se avaliar o grau de modificação de algumas propriedades físicas e da cor do horizonte superficial de um Latossolo Vermelho-Escuro textura média, submetido ao cultivo contínuo com cana-de-açúcar durante 25 anos, em Jaboticabal, SP. Os tratamentos foram constituídos por dois tipos de uso do solo, ou seja, ausência de cultivo (vegetação nativa) e cultivo intenso com cana-de-açúcar e por três profundidades no perfil, 0-10, 10-20 e 20-30cm. O cultivo intenso e contínuo alterou a cor do solo na camada de 0-10cm de 2,5YR 2,5/4 na ausência de cultivo para 2,5YR3/4 e degradou a macroestrutura, reduzindo o grau de floculação da argila do solo.

Combinação de métodos paramétricos e não-paramétricos na análise de estabilidade de cultivares de cana-de-açúcar

A presença e a magnitude da interação genótipo--ambiente são fatores que determinam o desempenho de cultivares nos diversos ambientes de produção. A forma de teste e interpretação dessa interação tem sido muito discutida na literatura agronômica, e vários métodos têm sido propostos. O objetivo deste trabalho foi testar uma combinação de métodos paramétricos e não-paramétricos para avaliação da interação genótipo--ambiente de forma simples e fácil. Foram utilizados os resultados experimentais de três grupos de cultivares de cana-de-açúcar, de acordo com suas características de maturação (precoce, média e tardia), em média de três cortes, em cinco locais da região Oeste do Estado de São Paulo. Os testes utilizados, além de simples, permitiram indicar as melhores cultivares para aquela região e para cada época de colheita, e confirmaram, através de modelos probabilísticos, as recomendações anteriormente realizadas pelos melhoristas.

Efeito de lodo de esgoto na fertilidade de um Argissolo Vermelho-Amarelo cultivado com cana-de-açúcar

O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos da aplicação de 0, 20 e 40 Mg ha-1 de lodo de esgoto, na presença e ausência de fertilizante mineral (NPK) na fertilidade e nos teores de metais pesados de um Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico, cultivado com cana-de-açúcar. Amostras de solo foram coletadas aos 146, 272 e 484 dias após o plantio da cultura de cana-de-açúcar e foram submetidas à análise de fertilidade pelo método do Instituto Agronômico de Campinas, incluindo a determinação do S, Cr, Cd, Cu, Fe, Mn, Pb e Zn. O lodo de esgoto diminuiu a acidez do solo e forneceu Ca, P, S e Zn, principalmente. Seus efeitos foram de curta duração, restringindo-se a um ano agrícola. Os teores dos metais pesados das amostras de solo tratado foram maiores que os da testemunha, mas menores que os valores considerados perigosos ao ambiente.