Soil management in relation to sustainable agriculture and ecosystem services

Requirements for research, practices and policies affecting soil management in relation to global food security are reviewed. Managing soil organic carbon (C) is central because soil organic matter influences numerous soil properties relevant to ecosystem functioning and crop growth. Even small changes in total C content can have disproportionately large impacts on key soil physical properties. Practices to encourage maintenance of soil C are important for ensuring sustainability of all soil functions. Soil is a major store of C within the biosphere – increases or decreases in this large stock can either mitigate or worsen climate change. Deforestation, conversion of grasslands to arable cropping and drainage of wetlands all cause emission of C; policies and international action to minimise these changes are urgently required. Sequestration of C in soil can contribute to climate change mitigation but the real impact of different options is often misunderstood. Some changes in management that are beneficial for soil C, increase emissions of nitrous oxide (a powerful greenhouse gas) thus cancelling the benefit. Research on soil physical processes and their interactions with roots can lead to improved and novel practices to improve crop access to water and nutrients. Increased understanding of root function has implications for selection and breeding of crops to maximise capture of water and nutrients. Roots are also a means of delivering natural plant-produced chemicals into soil with potentially beneficial impacts. These include biocontrol of soil-borne pests and diseases and inhibition of the nitrification process in soil (conversion of ammonium to nitrate) with possible benefits for improved nitrogen use efficiency and decreased nitrous oxide emission. The application of molecular methods to studies of soil organisms, and their interactions with roots, is providing new understanding of soil ecology and the basis for novel practical applications. Policy makers and those concerned with development of management approaches need to keep a watching brief on emerging possibilities from this fast-moving area of science. Nutrient management is a key challenge for global food production: there is an urgent need to increase nutrient availability to crops grown by smallholder farmers in developing countries. Many changes in practices including inter-cropping, inclusion of nitrogen-fixing crops, agroforestry and improved recycling have been clearly demonstrated to be beneficial: facilitating policies and practical strategies are needed to make these widely available, taking account of local economic and social conditions. In the longer term fertilizers will be essential for food security: policies and actions are needed to make these available and affordable to small farmers. In developed regions, and those developing rapidly such as China, strategies and policies to manage more precisely the necessarily large flows of nutrients in ways that minimise environmental damage are essential. A specific issue is to minimise emissions of nitrous oxide whilst ensuring sufficient nitrogen is available for adequate food production. Application of known strategies (through either regulation or education), technological developments, and continued research to improve understanding of basic processes will all play a part. Decreasing soil erosion is essential, both to maintain the soil resource and to minimise downstream damage such as sedimentation of rivers with adverse impacts on fisheries. Practical strategies are well known but often have financial implications for farmers. Examples of systems for paying one group of land users for ecosystem services affecting others exist in several parts of the world and serve as a model.

Normal mode Rossby waves and their effects on chemical composition in the late summer stratosphere

During past MANTRA campaigns, ground-based measurements of several long-lived chemical species have revealed quasi-periodic fluctuations on time scales of several days. These fluctuations could confound efforts to detect long-term trends from MANTRA, and need to be understood and accounted for. Using the Canadian Middle Atmosphere Model, we investigate the role of dynamical variability in the late summer stratosphere due to normal mode Rossby waves and the impact of this variability on fluctuations in chemical species. Zonal wavenumber 1, westward travelling waves are considered with average periods of 5, 10 and 16 days. Time-lagged correlations between the temperature and nitrous oxide, methane and ozone fields are calculated in order to assess the possible impact of these waves on the chemical species. Using Fourier-wavelet decomposition and correlating the fluctuations between the temperature and chemical fields, we determine that variations in the chemical species are well-correlated with the 5- and 10-day waves between 30 and 60 km, although the nature of the correlations depend strongly on altitude. Interannual variability of the waves is also examined.

Evaluating nitrogen utilization efficiency of nonpregnant dry cows offered solely fresh cut grass at maintenance levels

The present study aimed to identify key parameters influencing N utilization and develop prediction equations for manure N output (MN), feces N output (FN), and urine N output (UN). Data were obtained under a series of digestibility trials with nonpregnant dry cows fed fresh grass at maintenance level. Grass was cut from 8 different ryegrass swards measured from early to late maturity in 2007 and 2008 (2 primary growth, 3 first regrowth, and 3 second regrowth) and from 2 primary growth early maturity swards in 2009. Each grass was offered to a group of 4 cows and 2 groups were used in each of the 8 swards in 2007 and 2008 for daily measurements over 6 wk; the first group (first 3 wk) and the second group (last 3 wk) assessed early and late maturity grass, respectively. Average values of continuous 3-d data of N intake (NI) and output for individual cows ( = 464) and grass nutrient contents ( = 116) were used in the statistical analysis. Grass N content was positively related to GE and ME contents but negatively related to grass water-soluble carbohydrates (WSC), NDF, and ADF contents ( < 0.01), indicating that accounting for nutrient interrelations is a crucial aspect of N mitigation. Significantly greater ratios of UN:FN, UN:MN, and UN:NI were found with increased grass WSC contents and ratios of N:WSC, N:digestible OM in total DM (DOMD), and N:ME ( < 0.01). Greater NI, animal BW, and grass N contents and lower grass WSC, NDF, ADF, DOMD, and ME concentrations were significantly associated with greater MN, FN, and UN ( < 0.05). The present study highlighted that using grass lower in N and greater in fermentable energy in animals fed solely fresh grass at maintenance level can improve N utilization, reduce N outputs, and shift part of N excretion toward feces rather than urine. These outcomes are highly desirable in mitigation strategies to reduce nitrous oxide emissions from livestock. Equations predicting N output from BW and grass N content explained a similar amount of variability as using NI and grass chemical composition (excluding DOMD and ME), implying that parameters easily measurable in practice could be used for estimating N outputs. In a research environment, where grass DOMD and ME are likely to be available, their use to predict N outputs is highly recommended because they strongly improved of the equations in the current study.

Produção de metano entérico em pastagens tropicais

Na presente revisão, buscou-se apresentar os principais impactos ambientais causados pela pecuária, sobretudo, em relação às emissões de gases efeito estufa (GEE). Além disso, buscou-se apresentar possíveis formas de mitigar essas externalidades. A criação de bovinos, no Brasil, acontece de forma extensiva, muitas vezes em áreas com pastagem degradada e, portanto, de baixa produtividade. Isso possibilita à atividade uma oportunidade de redução do impacto causado ao meio ambiente, uma vez que ações tomadas, no sentido de melhorar o rendimento animal, devem resultar em um menor consumo de recursos naturais (terra e água) e maior eficiência do sistema digestivo animal. Os principais problemas apontados pelos pesquisadores, no que tange à pecuária extensiva, são o metano emitido pela fermentação entérica dos ruminantes, o óxido nitroso emitido pelos dejetos dos animais em pastejo e o dióxido de carbono trocado pelo solo e vegetação. Muitos fatores influenciam a produção de CH4 entérico dos ruminantes, inclusive o tipo de carboidrato fermentado, o sistema digestivo do animal, a quantidade e o tipo de alimentos consumidos. Diante do exposto, pesquisadores têm desenvolvido tecnologias para reduzir a emissão de metano, através da melhoria das práticas de manejo alimentar, manipulação ruminal, por meio de suplementação com monensina, lipídios, ácidos orgânicos e compostos de plantas. Outras estratégias de redução de metano que foram investigadas são: defaunação e vacinas, que buscam inibir micro-organismos metanogênicos e a metanogênese. Assim, a busca por sistemas de produção eficientes tem sido uma das perspectivas da pecuária mundial para reduzir a emissão de poluentes e intensificar a produção animal.

Umidificação e aquecimento do gás inalado durante ventilação artificial com baixo fluxo e fluxo mínimo de gases frescos

JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS: em pacientes sob intubação traqueal ou traqueostomia, a umidificação e o aquecimento do gás inalado são necessários para a prevenção de lesões no sistema respiratório, conseqüentes ao contato do gás frio e seco com as vias aéreas. O objetivo da pesquisa foi avaliar o efeito do sistema respiratório circular com absorvedor de dióxido de carbono do aparelho de anestesia Cícero da Dräger, quanto à capacidade de aquecimento e umidificação dos gases inalados, utilizando-se fluxo baixo (1 L.min-1) ou mínimo (0,5 L.min-1) de gases frescos. MÉTODO: O estudo aleatório foi realizado em 24 pacientes, estado físico ASA I, com idades entre 18 e 65 anos, submetidos à anestesia geral, utilizando-se a Estação de Trabalho Cícero da Dräger (Alemanha), para realização de cirurgias abdominais, os quais foram distribuídos aleatoriamente em dois grupos: grupo de Baixo Fluxo (BF), no qual foi administrado 0,5 L.min-1 de oxigênio e 0,5 L.min-1 de óxido nitroso e fluxo mínimo (FM), administrando-se somente oxigênio a 0,5 L.min-1. Os atributos estudados foram temperatura, umidade relativa e absoluta da sala de operação e do gás no sistema inspiratório. RESULTADOS: Os valores da temperatura, umidade relativa e umidade absoluta no sistema inspiratório na saída do aparelho de anestesia e junto ao tubo traqueal não apresentaram diferença significante entre os grupos, mas aumentaram ao longo do tempo nos dois grupos (BF e FM), havendo influência da temperatura da sala de operação sobre a temperatura do gás inalado, nos dois grupos estudados. Níveis de umidade e temperatura próximos dos ideais foram alcançados, nos dois grupos, a partir de 90 minutos. CONCLUSÕES: Não há diferença significante da umidade e temperatura do gás inalado utilizando-se baixo fluxo e fluxo mínimo de gases frescos.

Eficácia analgésica da dexmedetomidina comparada ao sufentanil em cirurgias intraperitoneais: estudo comparativo

JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS: A dexmedetomidina, agonista alfa2-adrenérgico com especificidade alfa1:alfa2 1:1620, não determina depressão respiratória, sendo utilizada no intra-operatório como sedativo e analgésico. Esse fármaco tem sido empregado com os opióides em anestesia de procedimentos com elevado estímulo doloroso, como os abdominais intraperitoneais, não havendo referências sobre seu uso como analgésico único. Comparou-se a dexmedetomidina ao sufentanil em procedimentos intraperitoneais, de pacientes com mais de 60 anos de idade. MÉTODO: Foram estudados 41 pacientes divididos aleatoriamente em dois grupos: GS (n = 21), que recebeu sufentanil, e GD (n = 20), dexmedetomidina, ambos na indução e manutenção da anestesia. Os pacientes receberam etomidato (GS e GD) com midazolam (GD) na indução, isoflurano e óxido nitroso na manutenção da anestesia. Foram avaliados os atributos hemodinâmicos (pressão arterial média e freqüência cardíaca), tempos de despertar e de extubação ao final da anestesia, locais onde os pacientes foram extubados - sala de operação (SO) ou sala de recuperação pós-anestésica (SRPA), tempo de permanência na SRPA, necessidade de analgesia suplementar e antiemético na SRPA, complicações apresentadas na SO e SRPA, índice de Aldrete-Kroulik na alta da SRPA e a necessidade de máscara de oxigênio na alta da SRPA. RESULTADOS: Não houve diferença quanto à estabilidade hemodinâmica e GD apresentou menor tempo de permanência na SRPA e menor necessidade de máscara de oxigênio na alta da SRPA. CONCLUSÕES: A dexmedetomidina pode ser utilizada como analgésico isolado em operações intraperitoneais em pacientes com mais de 60 anos, determinando estabilidade hemodinâmica semelhante à do sufentanil, com melhores características de recuperação.

Avaliação cardiocirculatória do sevofluorano como agente de manutenção anestésica em cães, em diferentes concentrações de oxigênio e óxido nitroso

Com o objetivo de avaliar as alterações cardiocirculatórias resultantes da manutenção anestésica com sevofluorano, três grupos de 10 cães cada foram anestesiados por 60 minutos com fluxo diluente de 100% de oxigênio (grupo 1), de 50% de oxigênio e de óxido nitroso (grupo 2) ou 27% de oxigênio e 63% de óxido nitroso (grupo 3). A tranqüilização foi realizada com levomepromazina (0,5 mg/kg) e a indução com tiopental (12,5 mg/kg). A freqüência cardíaca apresentou elevação significativa após a indução (P<0,05), mantendo-se mais alta que a basal, em todos os grupos, durante toda a anestesia. As variações das pressões arteriais sistólica, média e diastólica foram pouco significativas e mantiveram-se em todos os grupos dentro de valores aceitáveis para a espécie e a utilização do óxido nitroso não interferiu nessa variação. O sevofluorano demonstrou ser um bom agente de manutenção anestésica em cães, e a adição de 63% de óxido nitroso ao fluxo diluente de oxigênio reduziu a necessidade anestésica de maneira significativa.

DETERMINATION of SILICON IN LUBRICANT OIL BY HIGH-RESOLUTION CONTINUUM SOURCE FLAME ATOMIC ABSORPTION SPECTROMETRY USING LEAST-SQUARE BACKGROUND CORRECTION and INTERNAL STANDARDIZATION

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

Evaluation and Application of TS-FF-AAS System Using Ceramic Tube as Atomization Cell for Tin Determination in Canned Foods

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

Sistema TS-FF-AAS com chama acetileno-ar como alternativa em relação à chama acetileno-óxido nitroso em FAAS na determinação de estanho

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

Dexmedetomidina e sufentanil como analgésicos per-operatórios: estudo comparativo

JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS: A utilização das drogas agonistas dos alfa2-adrenoceptores para controlar a pressão arterial e freqüência cardíaca, propiciar menores respostas hemodinâmicas à intubação e extubação traqueal e poupar anestésicos já está difundida na literatura desde a introdução da clonidina. O desenvolvimento de agentes providos de maior seletividade alfa2-adrenoceptora que, por isso, determinam menos efeitos adversos, como a dexmedetomidina, recentemente liberada para utilização clínica, possibilitou que ocorressem maior sedação e analgesia com o seu uso. Despertou-se, então, o interesse em sua utilização como substitutos dos opióides, conhecidos por determinarem potente analgesia e sedação. O objetivo deste trabalho foi comparar a analgesia promovida pela dexmedetomidina e pelo sufentanil, utilizados em infusões contínuas durante anestesias de procedimentos otorrinolaringológicos e de cabeça e pescoço. MÉTODO: Os 60 pacientes estudados foram divididos em dois grupos de 30: G1, recebendo sufentanil e G2, dexmedeto- midina, na indução e manutenção anestésicas. Para a manutenção da anestesia utilizaram-se, também, o óxido nitroso e o propofol, em infusão contínua alvo-controlada. Foram avaliados os parâmetros hemodinâmicos (pressões arteriais sistólica e diastólica e freqüência cardíaca), tempos de despertar e de extubação após interrupção do propofol, locais onde foram extubados os pacientes, sala de operação (SO) ou sala de recuperação pós-anestésica (SRPA), tempo de permanência na SRPA, índice de Aldrete e Kroulik e as complicações apresentadas na SO e SRPA. RESULTADOS: G1 apresentou menores valores de pressões arteriais sistólica, diastólica e freqüência cardíaca, tempos de despertar e extubação maiores, maior número de extubações na SRPA, maior tempo de permanência na SRPA, valores mais baixos para Aldrete e Kroulik na alta da SRPA e mais complicações per e pós-operatórias. CONCLUSÕES: A utilização de dexmedetomidina como analgésico per-operatório apresentou melhores resultados que a de sufentanil, nos procedimentos selecionados neste trabalho, com relação à estabilidade hemodinâmica e às condições de despertar e de recuperação anestésica.

Endotracheal tube cuff pressure: need for precise measurement

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Comparison of metallic and ceramic tubes as atomization cells for tin determination by TS-FF-AAS

This work describes the development of an analytical procedure for on-line tin determination using thermospray flame furnace atomic absorption spectrometry (TS-FF-AAS). Two tubes were evaluated as atomization cells: a metallic tube (Ni-Cr, principal components composition: 73.95% Ni and 16.05% Cr) and a ceramic tube (99.8% Al2O3). The use of air as the carrier was made by employing a Rheodyne valve to inject the samples, allowing an analytical frequency of 90 h(-1) and avoiding sample dispersion. The carrier flow rate (air), sample volume injected, and acid concentration (HCl) were evaluated for the optimization of the TS-FF-AAS system. The sensitivity for 50 mL of analytical solution with TS-FF-AAS was 2 and 5 times higher (to metallic and ceramic tube, respectively) than using an acetylene-nitrous oxide flame with pneumatic aspiration (requiring a sample volume of approximately 20 times higher.

Comparacao da recuperacao de anestesia venosa com propofol e anestesia inalatoria com sevoflurano para laparoscopia ginecologica

Backgrounds and Objectives: Both continuous venous anesthesia with propofol and inhalational anesthesia with sevoflurane propitiate fast arousal with few side effects. The aim of this study was to compare the arousal and post anesthestic recovery times in patients submitted to these two agents. Methods: Forty three patient aged 18 to 50 years, physical status I or II, submitted to gynecological laparoscopy were distributed in two groups: G1 - propofol in continuous infusion of 115 μg.kg -1.min -1 and G2 sevoflurane. All the patients were pre-medicated with 7.5 mg midazolam, sufentanil 0.5 μg.kg -1, propofol 2 mg.kg -1, atracurium 0.5 mg.kg -1, N 2O in 50% of oxygen in a no-rebreathing system. The depth of the anesthesia and arousal time were assessed by the Bispectral index (BIS). The time between end of anesthesia and eye opening, time for command response and time for orientation were also evaluated. Results: The times recorded in minutes were: G1 - eye opening 8.2 ± 2.9, command response 8.6 ± 3.1, orientation 9.8 ± 3.4, recovery 31.6 ± 3.8; G2 - eye opening 4.5 ± 3, command response 4.9 ± 3.4, orientation 6.2 ± 3.4, recovery 66 ± 8. Except the recovery time, all the values were larger in G1. Conclusions: Both intravenous propofol or inhalational sevoflurane were considered excellent anesthetic techniques as to recovery time and recovery room discharge. Sevoflurane provided an earlier arousal with a longer recovery room stay as compared to propofol.

Modelling study of the impact of deep convection on the utls air composition - Part I: Analysis of ozone precursors

The aim of this work is to study the local impact on the upper troposphere/lower stratosphere air composition of an extreme deep convective system. For this purpose, we performed a simulation of a convective cluster composed of many individual deep convective cells that occurred near Bauru (Brazil). The simulation is performed using the 3-D mesoscale model RAMS coupled on-line with a chemistry model. The comparisons with meteorological measurements show that the model produces meteorological fields generally consistent with the observations. The present paper (part I) is devoted to the analysis of the ozone precursors (CO, NO x and non-methane volatile organic compounds) and HO x in the UTLS. The simulation results show that the distribution of CO with altitude is closely related to the upward convective motions and consecutive outflow at the top of the convective cells leading to a bulge of CO between 7 km altitude and the tropopause (around 17km altitude). The model results for CO are consistent with satellite-borne measurements at 700 hPa. The simulation also indicates enhanced amounts of NO x up to 2 ppbv in the 7-17 km altitude layer mainly produced by the lightning associated with the intense convective activity. For insoluble non-methane volatile organic compounds, the convective activity tends to significantly increase their amount in the 7-17km layer by dynamical effects. During daytime in the presence of lightning NO x, this bulge is largely reduced in the upper part of the layer for reactive species (e.g. isoprene, ethene) because of their reactions with OH that is increased on average during daytime. Lightning NO x also impacts on the oxydizing capacity of the upper troposphere by reducing on average HO x, HO 2, H 2O 2 and organic hydroperoxides. During the simulation time, the impact of convection on the air composition of the lower stratosphere is negligible for all ozone precursors although several of the simulated convective cells nearly reach the tropopause. There is no significant transport from the upper troposphere to the lower stratosphere, the isentropic barrier not being crossed by convection. The impact of the increase of ozone precursors and HO x in the upper troposphere on the ozone budget in the LS is discussed in part II of this series of papers.