Three-dimensional interpolation of soil data: fertility and pedomorphological features in southern Brazil

The graphical representation of spatial soil properties in a digital environment is complex because it requires a conversion of data collected in a discrete form onto a continuous surface. The objective of this study was to apply three-dimension techniques of interpolation and visualization on soil texture and fertility properties and establish relationships with pedogenetic factors and processes in a slope area. The GRASS Geographic Information System was used to generate three-dimensional models and ParaView software to visualize soil volumes. Samples of the A, AB, BA, and B horizons were collected in a regular 122-point grid in an area of 13 ha, in Pinhais, PR, in southern Brazil. Geoprocessing and graphic computing techniques were effective in identifying and delimiting soil volumes of distinct ranges of fertility properties confined within the soil matrix. Both three-dimensional interpolation and the visualization tool facilitated interpretation in a continuous space (volumes) of the cause-effect relationships between soil texture and fertility properties and pedological factors and processes, such as higher clay contents following the drainage lines of the area. The flattest part with more weathered soils (Oxisols) had the highest pH values and lower Al3+ concentrations. These techniques of data interpolation and visualization have great potential for use in diverse areas of soil science, such as identification of soil volumes occurring side-by-side but that exhibit different physical, chemical, and mineralogical conditions for plant root growth, and monitoring of plumes of organic and inorganic pollutants in soils and sediments, among other applications. The methodological details for interpolation and a three-dimensional view of soil data are presented here.

Multiple Geotechnological Tools Applied to Digital Mapping of Tropical Soils

ABSTRACT In recent years, geotechnologies as remote and proximal sensing and attributes derived from digital terrain elevation models indicated to be very useful for the description of soil variability. However, these information sources are rarely used together. Therefore, a methodology for assessing and specialize soil classes using the information obtained from remote/proximal sensing, GIS and technical knowledge has been applied and evaluated. Two areas of study, in the State of São Paulo, Brazil, totaling approximately 28.000 ha were used for this work. First, in an area (area 1), conventional pedological mapping was done and from the soil classes found patterns were obtained with the following information: a) spectral information (forms of features and absorption intensity of spectral curves with 350 wavelengths -2,500 nm) of soil samples collected at specific points in the area (according to each soil type); b) obtaining equations for determining chemical and physical properties of the soil from the relationship between the results obtained in the laboratory by the conventional method, the levels of chemical and physical attributes with the spectral data; c) supervised classification of Landsat TM 5 images, in order to detect changes in the size of the soil particles (soil texture); d) relationship between classes relief soils and attributes. Subsequently, the obtained patterns were applied in area 2 obtain pedological classification of soils, but in GIS (ArcGIS). Finally, we developed a conventional pedological mapping in area 2 to which was compared with a digital map, ie the one obtained only with pre certain standards. The proposed methodology had a 79 % accuracy in the first categorical level of Soil Classification System, 60 % accuracy in the second category level and became less useful in the categorical level 3 (37 % accuracy).

Caracterização e diversidade genética do capim-elefante e seus híbridos com milheto mediante padrões isoenzimáticos

Foram avaliadas isoenzimaticamente sete cultivares de capim-elefante (Pennisetum purpureum) e seus híbridos com milheto (P. americanum), selecionados pela Empresa Pernambucana de Pesquisa Agropecuária (IPA), visando à identificação de acessos. Foram estudados, em gel de poliacrilamida, os sistemas peroxidase (POX), esterase (EST), glutamato oxalacetato transaminase (GOT), leucina aminopeptidase (LAP), álcool-desidrogenase (ADH) e fosfatase ácida (ACP), em folhas jovens, aos 28 dias após o corte de uniformização. Não foi observada atividade isoenzimática da ADH e observou-se baixa resolução do sistema LAP, os quais não são indicados para caracterização dos germoplasmas. Os padrões de ACP, GOT, POX e EST permitiram conhecer os fenótipos dos 14 acessos estudados. Foram revelados 9, 3, 13 e 19 diferentes padrões de bandas, respectivamente, sendo possível a identificação da coleção de forma rápida e segura utilizando apenas os padrões de esterase.

Polimorfismo enzimático nos tecidos de pereira

O trabalho foi realizado com o objetivo de avaliar o polimorfismo enzimático em diferentes tecidos de oito cultivares de pereira Pyrus communis L. Os genótipos utilizados fazem parte da coleção de plantas disponíveis na Universidade de Estudos de Bolonha. Para as análises isoenzimáticas foram utilizadas gemas floríferas dormentes no inverno, casca de ramos de um ano obtida de plantas em pleno desenvolvimento, folhas obtidas no início da primavera e folhas de plantas mantidas in vitro. A corrida eletroforética foi realizada em gel de poliacrilamida a gradiente com (5% a 12,5%). Os resultados obtidos com os genótipos utilizados indicaram que o sistema enzimático beta-glucosidase (E.C.3.2.1.21) apresentou atividade apenas nas folhas das plantas in vitro, com uma banda na mesma posição para todas as cultivares, ao passo que os sistemas para as enzimas esterase (E.C.3.1.1.2) e peroxidase (E.C.1.11.1.7) apresentaram elevado polimorfismo. Nas gemas dormentes analisadas, o sistema peroxidase permitiu diferenciar todos os genótipos. As formas isoenzimáticas da esterase permitiram separar todos os genótipos independentemente dos tecidos utilizados.

Caracterização isoenzimática de genótipos de arroz

Objetivou-se, neste trabalho, caracterizar isoenzimaticamente genótipos de arroz (Oryza sativa L.). A produtividade do arroz irrigado no Rio Grande do Sul é elevada, em virtude da alta tecnologia e sistema de irrigação usados, associados ao potencial alcançado pelas cultivares desenvolvidas através de melhoramento genético. Apenas seis ancestrais contribuem com 86% dos genes das cultivares mais plantadas. Como conseqüência desta estreita base genética, as cultivares apresentam um alto grau de parentesco e de similaridade de suas características morfológicas e agronômicas, o que dificulta a identificação varietal. A concorrência com genótipos, como arroz-vermelho e arroz-preto, de difícil controle por serem da mesma espécie que os cultivados, é considerada como um dos maiores problemas da cultura. Análises de isoenzimas podem ser usadas para o estudo da variabilidade e para estimar as relações genéticas existentes entre estes genótipos. Eletroforese em gel de poliacrilamida foi empregada, portanto, para caracterizar, através de isoenzimas de esterase, 6fosfogluconato desidrogenase, fosfoglucoisomerase e isocitrato desidrogenase em sementes e folhas de plântulas, e de fosfatase ácida e aspartato transaminase em folhas de plântulas, as cultivares BR-IRGA 409, BR-IRGA 410, BRS 6 ('Chuí'), BRS 7 ('Taim'), BRS Agrisul, INIA Taquari, El Paso L 144 e IRGA 417, e ecótipos de arroz-vermelho e arroz-preto. A análise de agrupamento, efetuada por meio do coeficiente de Jaccard e pelo método da média aritmética não ponderada (UPGMA), possibilitou a diferenciação de todos os genótipos, à exceção de BRS 6 ('Chuí') e BRS 7 ('Taim'). Três grupos foram identificados, incluindo-se, em um deles, os ecótipos de arroz-vermelho e arroz-preto, que apresentaram 95% de similaridade.

Comportamiento de glicinina, beta-conglicinina y alfa-amilasa en semillas de soja deterioradas y no deterioradas

El objetivo del trabajo fue estudiar el comportamiento de glicinina y beta-conglicinina y la actividad de alfa-amilasa en semillas deterioradas y no deterioradas de 10 cultivares de soja [Glycine max (L.) Merr.]. Las semillas se sometieron a dos tratamientos: deterioradas por envejecimiento acelerado y no deterioradas. Se determinó la presencia de las proteínas de reserva a partir de semillas con 0, 3 y 8 días de germinadas por electroforesis en geles de poliacrilamida (SDS-PAGE). La actividad de la alfa-amilasa se determinó bioquímicamente en semillas con 0, 3, 8 y 12 días de germinadas. No hubo diferencias en la presencia de bandas de glicinina y beta-conglicinina en semillas no deterioradas hasta los 8 días de germinadas. Las semillas deterioradas se comportaron en forma similar a las no deterioradas. La actividad de la alfa-amilasa aumentó en semillas germinadas hasta 8 días y disminuyó a los 12 días. En semillas deterioradas la actividad enzimática disminuyó con respecto a las no deterioradas. El deterioro artificial no afectó la presencia de glicinina y beta-conglicinina pero alteró la actividad de la alfa-amilasa hasta los 12 días de germinación. Los cultivares estudiados mostraron comportamiento diferencial frente a la actividad de esta enzima.

Efecto de acondicionadores naturales y sintéticos sobre los cationes solubles y la infiltración del agua en un Aridisol

El objetivo del trabajo fue evaluar el efecto de diversos acondicionadores sobre los cationes solubles y la infiltración del agua en un suelo Vertic Haplocambid, arcilloso muy fino, de la depresión de Quibor, Venezuela. Fueron aplicadas soluciones de acondicionadores naturales de cardón dato (Lemaireocereus griceus (Haw.) Br. & Rose) y de cardón lefaria (Cereus deficiens Otto & Dietr), a concentraciones de2.000, 1.000 y 500 mg L-1, solución de un acondicionador sintético, la poliacrilamida, en concentración de 10 mg L-1 y agua del acueducto local. Las soluciones de cada uno de esos tratamientos fueron vertidas sobre mini canales rellenos del suelo, para simular el flujo del agua en surcos. Los acondicionadores naturales incrementaron la infiltración y produjeron una relación Ca-Mg-Na en el suelo, mas adecuada que la producida con la aplicación de la poliacrilamida o el agua sin aditivos.

Diversidade fenotípica e eficiência simbiótica de estirpes de Bradyrhizobium spp. de solos da Amazônia

Este trabalho teve como objetivo avaliar a diversidade fenotípica e a eficiência simbiótica de estirpes de Bradyrhizobium, isoladas de solos da Amazônia, sob diferentes sistemas de uso da terra (monocultura, capoeira, pastagem, floresta e sistema agroflorestal). A análise dos perfis de proteína total de 46 estirpes, obtidos por eletroforese em gel de poliacrilamida (SDS-PAGE), mostrou grande diversidade, tendo formado 11 grupos com similaridade acima de 80%. Apenas um dos grupos continha a estirpe referência de B. elkanii: BR29, recomendada como inoculante para soja. Vinte e duas estirpes testadas em vasos de Leonard, com caupi (Vigna unguiculata (L.) Walp.), induziram à produção de matéria seca e ao acúmulo de nitrogênio, na parte aérea da planta, e à eficiência relativa superiores aos da testemunha (sem N e sem inoculação). Entre as estirpes testadas, 13 induziram à produção de matéria seca e à eficiência relativa similares às da testemunha nitrogenada (com N, sem inoculação); cinco estirpes induziram a acúmulo de N superior ao da testemunha nitrogenada. Essas populações nativas são constituídas por grande diversidade de estirpes, com eficiência simbiótica variável, algumas das quais podem ser recomendadas para testes de eficiência agronômica.

Funcionalidade da oleoresina de páprica microencapsulada em goma-arábica e amido de arroz/gelatina

O objetivo deste trabalho foi avaliar a funcionalidade da oleoresina de páprica microencapsulada em goma-arábica e amido de arroz/gelatina, incorporada nos sistemas-modelo bolo e gel de gelatina. Avaliou-se a cor por meio de medida instrumental e aceitação sensorial por atributos de aparência e aceitação global. O pigmento encapsulado solubilizou-se, tingiu e se distribuiu uniformemente nos bolos, os quais apresentaram boa aceitação global. Nos géis, a goma apresentou desempenho superior ao amido/gelatina quanto à aparência, porém, todos os tratamentos obtiveram baixa aceitação global. A presença da oleoresina microencapsulada não interferiu negativamente no sabor, aroma ou textura dos sistemas analisados.

Avaliação qualitativa e quantitativa da microbiota do solo e da fixação biológica do nitrogênio pela soja

O objetivo deste trabalho foi definir, para as condições edafoclimáticas do Brasil, níveis aceitáveis de dispersão de alguns parâmetros biológicos, utilizados em estudos de impacto ambiental de novas tecnologias usadas na cultura da soja. Dois ensaios com soja convencional e transgênica foram conduzidos em 11 municípios de seis estados e no Distrito Federal; os parâmetros avaliados foram: carbono e nitrogênio da biomassa microbiana, respiração basal e quociente metabólico microbiano, eletroforese do DNA do solo em géis desnaturantes (DGGE), fixação biológica do nitrogênio, população de rizóbios, número e massa de nódulos secos, ocupação dos nódulos pelas estirpes de Bradyrhizobium, massa de matéria seca da parte aérea, nitrogênio total e nitrogênio como ureídos na parte aérea. A variabilidade temporal de: carbono e nitrogênio, da biomassa microbiana, da respiração basal e do quociente metabólico microbiano foi adequada, e o coeficiente de variação máximo aceitável foi estimado em 35%. A homogeneidade entre repetições, tratamentos e coletas foi confirmada por DGGE. Em solos pobres em nitrogênio, os parâmetros de massa de nódulos e massa da parte aérea, com coeficiente de variação máximo de 33 e 18%, respectivamente, foram adequados para avaliar a fixação biológica do N, que contribuiu com 72 a 88% do nitrogênio total da parte aérea.

Conjunto mínimo de parâmetros para avaliação da microbiota do solo e da fixação biológica do nitrogênio pela soja

O objetivo deste trabalho foi avaliar e validar um conjunto mínimo de parâmetros para o monitoramento, em campo, da microbiota do solo e da fixação biológica do N2 (FBN) pela soja. Os ensaios foram conduzidos em áreas de plantios comerciais (safra 2002/2003) e experimentais (safra 2004/2005), em blocos ao acaso. O C e o N da biomassa microbiana (CBM e NBM) mostraram-se adequados para a avaliação quantitativa da microbiota do solo e ambos os parâmetros foram correlacionados significativamente, portanto, apenas um deles precisa ser determinado. Foram obtidas correlações positivas e significativas entre a massa da parte aérea seca das plantas (MPAS) e o CBM e o NBM. A análise do DNA total do solo por eletroforese em géis desnaturantes (DGGE) detectou alterações qualitativas na microbiota do solo, relacionadas à homogeneidade da área e a diferenças entre tratamentos, áreas e coletas. A massa de nódulos secos (MNS) foi o melhor parâmetro para a avaliação da nodulação. Correlações significativas foram constatadas entre a MPAS e o N total acumulado na parte aérea (NTPA). Resultados semelhantes foram observados entre a MPAS e o N de ureídos (NTU). O monitoramento da FBN pela soja pode ser realizado apenas pela determinação da MNS e da MPAS.

Avaliação reológica e físico-química da gelificação térmica do surimi de jundiá

O objetivo deste trabalho foi avaliar as características reológicas e físico-químicas da gelificação térmica do surimi de jundiá (Rhamdia quelen). Utilizaram-se quatro tratamentos térmicos, três estágios duplos - pré-aquecimentos a 60ºC durante 30, 45 e 60 min, seguidos de aquecimento a 90ºC por 15 min, e um único aquecimento direto a 90ºC por 15 min - e três formulações: duas com inibidores protéicos - soroalbumina bovina + alfa2-macroglobulina e clara de ovo - e uma sem inibidores. Amostras com inibidores protéicos e aquecimento direto alcançaram melhor gelificação, pelo incremento no módulo de elasticidade e decréscimo no ângulo de fase. Os géis pré-aquecidos apresentaram grande oscilação dos parâmetros viscoelásticos, o que comprometeu a formação da rede protéica tridimensional, formada durante a gelificação térmica do surimi. A concentração de peptídeos solúveis não sofreu alteração significativa, mesmo durante os estágios duplos, o que indica a ausência de proteólise, além de mostrar a proteção pelosinibidores àmatriz protéica.

Distribution and agroclimatic characterization of potential cultivation regions of physic nut in Mexico

The purposes of this study were to determine the distribution and climatic patterns of current and future physic nut (Jatropha curcas) cultivation regions in Mexico, and to identify possible locations for in vivo germplasm banks establishment, using geographic information systems. Current climatic data were processed by Floramap software to obtain distribution maps and climatic patterns of regions where wild physic nuts could be found. DIVA-GIS software analyzed current climatic data (Worldclim model) and climatic data generated by CCM3 model to identify current and future physic nut cultivation regions, respectively. The distribution map showed that physic nut was present in most of the tropical and subtropical areas of Mexico, which corresponded to three agroclimatic regions. Climate types were Aw2, Aw1, and Bs1, for regions 1, 2 and 3, respectively. Nontoxic genotypes were associated with region 2, and toxic genotypes were associated with regions 1 and 3. According to the current and future cultivation regions identified, the best suitable ones to establish in vivo germplasm collections were the coast of Michoacán and the Isthmus of Tehuantepec, located among the states of Veracruz, Oaxaca and Chiapas.

Variabilidade genética em cultivares de soja determinada com marcadores microssatélites em gel de agarose

O objetivo deste trabalho foi avaliar a variabilidade genética de cultivares de soja com marcadores microssatélites selecionados e caracterizados quanto à informatividade para uso em gel de agarose. O DNA de 23 cultivares de soja foi amplificado com 283 marcadores microssatélites em gel de agarose a 3%. Posteriormente, 53 marcadores que apresentaram polimorfismo facilmente detectável nos géis de agarose foram utilizados na caracterização de 53 cultivares. Nessas cultivares foram detectados 124 alelos, com média de 2,34 alelos por loco, e os valores de conteúdo de informação polimórfica variaram entre 0,16 e 0,66, com média de 0,47. As frequências alélicas variaram de 0,02 a 0,91, com média de 0,43. A distância genética calculada variou de 0,02 a 0,73, com média de 0,47. A menor distância observada foi entre as cultivares CD201 e CD208, e a maior distância entre CD210 e BRSMT Uirapuru. Os marcadores utilizados possibilitaram a identificação das 53 cultivares avaliadas. Os locos microssatélites de soja, avaliados em gel de agarose, apresentam elevada informatividade. É possível detectar variabilidade significativa no germoplasma brasileiro de soja avaliado, mesmo entre cultivares elite, quando se usa marcadores moleculares microssatélites selecionados por sua informatividade.

Seleção e caracterização de estirpes de Bacillus thuringiensis eficientes contra a Diatraea saccharalis (Lepidoptera: Crambidae)

O objetivo deste trabalho foi selecionar e caracterizar estirpes nativas de Bacillus thuringiensis tóxicas a Diatraea saccharalis (Lepidoptera: Crambidae). Cento e seis estirpes pertencentes ao Banco de Bactérias de Invertebrados, da Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia, foram testadas quanto à toxicidade a D. saccharalis, e, as mais tóxicas, caracterizadas por métodos bioquímicos e moleculares. Das 106 estirpes testadas, 16 causaram 100% de mortalidade em 24 horas. As três estirpes mais tóxicas apresentaram concentração letal média entre 8 e 43 ng cm-2. O perfil proteico das 16 estirpes mostrou a presença de proteínas de 130 e 65 kDa, e a caracterização molecular mostrou a presença dos genes tipo cry1 e cry2: cry1Aa, cry1Ab, cry1Ac e cry2Aa. A concentração letal média de esporos e cristais obtidos a partir de estirpes recombinantes, que expressavam individualmente os genes cry1Aa, cry1Ab, cry1Ac e cry2Aa, variou entre 222 e 610 ng cm-2, valores muito superiores aos das estirpes nativas mais tóxicas, que apresentavam possibilidade de expressão simultânea desses genes. Este resultado é indicativo de que há sinergia entre as toxinas. Há interação entre as toxinas de B. thuringiensis e seus receptores na broca-do-colmo da cana-de-açúcar.