Nutrients in soil layers under no-tillage after successive pig slurry applications

Successive applications of pig slurry to soils under no-tillage can increase the nutrient levels in the uppermost soil layers and part of the nutrients may be transferred to deeper layers. The objective was to evaluate the distribution of nutrients in the profile of a soil after 19 pig slurry applications under no-tillage for 93 months. The experiment was conducted from May 2000 to January 2008 in an experimental area of the Federal University of Santa Maria, southern Brazil, on a Typic Hapludalf. The treatments consisted of pig slurry applications (0, 20, 40 and 80 m³ ha-1) and at the end of the experiment, soil samples were collected (layers 0-2, 2-4, 4-6, 6-8, 8-10, 10-12, 12-14, 14-16, 16-18, 18-20, 20-25, 25-30, 30-35, 35-40, 40-50 and 50-60 cm). The levels of mineral N, available P and K and total N, P and K were evaluated. The 19 pig slurry applications in 93 months promoted migration of total N and P down to 30 cm and available P and K to the deepest layer analyzed. At the end of the experiment, no increase was observed in mineral N content in the deeper layers, but increased levels of available P and K, showing a transfer of N, P and K to layers below the sampled. This evidences undesirable environmental and economic consequences of the use of pig slurry and reinforces the need for a more rational use, i.e., applications of lower manure doses, combined with mineral fertilizers.

Cycling of nutrients and silicon in pigeonpea and pearl millet monoculture and intercropping

In a no-tillage system, cover crops must be used that combine shoot dry matter production and nutrient recycling. The aim of this study was to evaluate shoot dry matter production, decomposition rate and macronutrient and silicon release from pigeonpea and pearl millet in monoculture and intercropping systems. A randomized block design was used with a 3 x 6 factorial arrangement, with four replications. The first factor consisted of three cover crops (pigeonpea, pearl millet and intercropping of these cover crops) and the second consisted of six sampling times [0, 18, 32, 46, 74 and 91 days after desiccation (DAD)]. Pearl millet produced greater amounts of shoot dry matter and content of N, P, K, Ca, Mg, S, C and Si and had a higher decomposition rate and macronutrient and Si release than the other cover crops. The rates of decomposition and daily nutrient release from shoot dry matter were highest in the first period of evaluation (0-18 DAD). Over time, the C/N, C/P and C/S ratios increased, while C/Si and the decomposition rate decreased. Potassium was the nutrient most quickly released to the soil, especially from pearl millet residue. Silicon had the lowest release rate, with 62, 82 and 74 % of the total content in the shoot dry matter remaining in the last evaluation of pearl millet, pigeonpea and in the intercrop system, respectively. The shoot dry matter from the intercrop system had a different decomposition rate than that from the pearl millet monoculture and pigeonpea. Plants with greater shoot dry matter production and lower C/Si ratio are more effective in a no-tillage system for providing a more complete and persistent soil cover.

Producció de biopolímers amb cultius bacterians mixtes. Comparació de tres reactors discontinus seqüencials (SBR) amb diferents condicions operacionals

La producció de biopolímers (polihidroxialcanoats (PHA) i substàncies polimèriques extracel·lulars (EPS)) a nivell industrial, resulta una nova àrea d’investigació que recull diverses disciplines, entre elles les Ciències Ambientals. Aquest projecte final de carrera amb el títol: “Producció de biopolímers amb cultius bacterians mixtes”, s’ha desenvolupat sota la supervisió de la directora de projecte Dra. María Eugenia Suárez Ojeda del Departament d’Enginyeria Química de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) i s’ha dut a terme per l’estudiant Jordi Pérez i Forner de la Llicenciatura de Ciències Ambientals, Facultat de Ciències de la UAB, en el Departament d’Enginyeria Química de la mateixa universitat. L’objectiu d’aquest projecte ha estat produir biopolímers simultàniament amb l’eliminació de fòsfor i matèria orgànica en aigües residuals per obtenir un residu final amb un alt valor afegit. Aquests biopolímers reuneixen les característiques necessàries per a poder competir amb els plàstics convencionals i així, reduir l’elevat consum del petroli i la generació de residus no biodegradables. En aquest projecte s’ha dut a terme la posta en marxa d’un reactor discontinu seqüencial (SBR) per a l’acumulació de biopolímers amb cultius bacterians mixtes. Diferents investigadors han estudiat que aquests tipus de cultius bacterians arriben a nivells de fins el 53-97% [Pijuan et al., 2009] de contingut de biopolímers a la biomassa, sometent als microorganismes a diferents situacions d’estrés ja sigui per dèficit de nutrients o per variacions en les fases de feast-famine (festí-fam). Durant el projecte, s’ha realitzat el monitoratge del reactor alimentat amb una aigua sintètica, elaborada en el laboratori, amb les característiques d’un aigua residual provinent de la industria làctica. S’ha sotmès als microorganismes a diferents condicions operacionals, una d’elles amb limitació de fòsfor com a nutrient i una tercera condició amb una variació a les fases feast-famine. D’altra banda, com a segon objectiu, s’ha analitzat el contingut de biopolímers a la biomassa de dos SBRs més, del grup de recerca Bio-GLS del Departament d’Enginyeria Química de la UAB, alimentats amb diferents fonts de carboni, glicerol i àcids grassos de cadena llarga (AGCLL), per observar les influències que té el tipus de substrat en l’acumulació de biopolímers. Els resultats obtinguts en la primera part d’aquest projecte han estat similars als resultats d’altres investigadors [Pijuan et al., 2009; Guerrero et al., 2012]. S’ha determinat que sotmetre als microorganismes a situacions d’estrés té un efecte directe pel que fa a l’acumulació de biopolímers. També s’ha observat com al mateix temps que acumulaven aquests compostos, els microorganismes desenvolupaven la seva tasca de depurar l’aigua residual, obtenint al final del cicle una aigua amb un baix contingut en matèria orgànica i altres contaminants com amoni i fòsfor, en aquest cas. En la segona part del projecte, s’ha observat com el tipus de substrat té un efecte directe pel que fa a l’acumulació de biopolímers i també a l’activitat metabòlica dels microorganismes. Per tant, s’ha conclòs que la producció de biopolímers mitjançant la depuració d’aigües residuals es una via d’investigació molt prometedora pel que fa als resultats obtinguts. Alhora que es tracta un residu, s’obté una producte residual amb un alt valor afegit que pot ser utilitzat per la producció de bioplàstics 100% biodegradables.

Influence of micronutrients on dry matter yield and interaction with other nutrients in annual crops

The objective of this work was to determine the influence of Zn, Mn and Cu on shoot dry matter yield and uptake of macro and micronutrients in upland rice, common bean and corn. Six greenhouse experiments were conducted using a Dark Red Latosol (Typic Haplusthox). Treatments consisted of application of Zn at 0, 5, 10, 20, 40, 80 and 120 mg kg-1, of Mn at 0, 10, 20, 40, 80, 160, 320 and 640 mg kg-1 and of Cu application at 0, 2, 4, 8, 32, 64 and 96 mg kg-1. Zinc increased yield of rice, Mn increased yields of corn and bean and Cu improved yields of rice and bean. Uptake of N, Ca, and Cu in rice was decreased by zinc treatment. In common bean, uptake of N, Mg, and Cu was increased by zinc application, whereas, uptake of P was decreased. Manganese increased uptake of Mg, Zn and Fe and decreased uptake of Ca, in corn. Uptake of K, Zn and Mn was increased and uptake of P and Cu was decreased by Mn application, in bean. Copper had positive and negative interactions in the uptake of macro and micronutrients, depending on crop species and nutrients involved.

Foods, nutrients and the risk of oral and pharyngeal cancer.

Background:Besides tobacco and alcohol, dietary habits may have a relevant role in oral cavity and pharyngeal (OCP) cancer.Methods:We analysed the role of selected food groups and nutrients on OCP cancer in a case-control study carried out between 1997 and 2009 in Italy and Switzerland. This included 768 incident, histologically confirmed squamous cell carcinoma cases and 2078 hospital controls. Odds ratios (ORs) were estimated using logistic regression models including terms for tobacco, alcohol and other relevant covariates.Results:Significant inverse trends in risk were observed for all vegetables (OR=0.19, for the highest vs the lowest consumption) and all fruits (OR=0.39), whereas significant direct associations were found for milk and dairy products (OR=1.50), eggs (OR=1.71), red meat (OR=1.55), potatoes (OR=1.85) and desserts (OR=1.68), although trends in risk were significant only for potatoes and desserts. With reference to nutrients, significant inverse relations were observed for vegetable protein (OR=0.45, for the highest vs the lowest quintile), vegetable fat (OR=0.54), polyunsaturated fatty acids (OR=0.53), α-carotene (OR=0.51), β-carotene (OR=0.28), β-cryptoxanthin (OR=0.37), lutein and zeazanthin (OR=0.34), vitamin E (OR=0.26), vitamin C (OR=0.40) and total folate (OR=0.34), whereas direct ones were observed for animal protein (OR=1.57), animal fat (OR=2.47), saturated fatty acids (OR=2.18), cholesterol (OR=2.29) and retinol (OR=1.88). Combinations of low consumption of fruits and vegetables, and high consumption of meat with high tobacco and alcohol, led to 10- to over 20-fold excess risk of OCP cancer.Conclusion:Our study confirms and further quantifies that a diet rich in fruits and vegetables and poor in meat and products of animal origin has a favourable role against OCP cancer.

Efecte sobre la capacitat d'intercanvi catiònic del sòl i la retenció de nutrients de les aplicacions de biochar en sòls agrícoles

El biochar, o biocarbó, és un material produït a partir de la piròlisi de biomassa, consistent en la descomposició tèrmica de la matèria orgànica a baixa o nul·la concentració d’oxigen. La seva definició més acceptada és la d’un material pirolitzat destinat a ser utilitzat en el sòl, quedant fora d’aquesta denominació materials produïts per a ser utilitzats com a combustible. La gran varietat de materials pirolitzables i de tecnologies de piròlisi determinen un ampli ventall de biochars amb propietats físiques, químiques i biològiques molt contrastades, i que determinen la seva idoneïtat o no per a ser utilitzat com a esmena orgànica, sent la biomassa de partida un dels factors més determinants. Els processos de piròlisis generen gasos inflamables, gasos condensables inflamables (bioolis) i biochar en proporcions variables segons el tipus de piròlisi. Aquests grans tipus principals de piròlisi per la producció de biochar són: Piròlisi lenta, Piròlisi ràpida, i Gasificació. El producte biochar, totalment en procés d’investigació, es creu que pot tenir grans beneficis ambientals en diferents àmbits: Biochar com a millora de la fertilitat, Biochar com a via de gestió de residus, Biochar per producció d’energia, i Biochar per la mitigació del canvi climàtic. Cal tenir en compte possibles riscos a l’hora d’aplicar biochar en sòls. Ja que el producte final varia segons el material de partida. En especial quan es genera biochar a partir de residus, ja siguin de depuradora, industrials o ramaders, degut que el seu contingut en contaminants pot ser perjudicial pel medi ambient i per la salut de les plantes. Els contaminats presents, sobretot metalls pesats i hidrocarburs aromàtics policíclics (PAH), són difícilment eliminats o es produeixen “de novo” durant el procés de piròlisi, respectivament, de manera que amb les aplicacions de biochar poden causar impactes negatius. En aquest projecte, es centre especial atenció en una única característica del sòl, com es la capacitat d’intercanvi catiònic (CIC). La CIC és la capacitat que té el sòl per retenir i alliberar ions amb càrrega positiva. Per les seves característiques, l’argila i la matèria orgànica són les que condicionen la CIC total d’un sòl, ja que aquestes contenen carregues negatives a la seva superfície. La CIC proporciona als sòls la capacitat de retenir nutrients, necessaris per el creixement de les plantes, per tant una major CIC incrementa la fertilitat dels sòls, així com permet reduir les pèrdues d’aquests nutrients per lixiviació i mitigar possible contaminació de les aigües. L’objectiu principal del projecte doncs, és estudiar el potencial ús d’un biochar de gasificació com esmena orgànica per a sòls agrícoles alcalins mediterranis, i més concretament el seu paper per a millora de la retenció de nutrients en relació al potencial augment de la capacitat d’intercanvi catiònic (CIC) del sòl 18 mesos després de la seva aplicació en parcel·les de camp. Les conclusions finals no han estat del tot satisfactòries, degut que no s’han trobat diferències en la CIC, havent de rebutjar la hipòtesi de partida. Tot i que hi ha diferents factors que poden ser la causa d’aquests resultats. Una possibilitat, probablement la que dona major explicació, és el poc temps transcorregut des de l’aplicació de biochar fins al moment de les anàlisis.

Effects of nutrients and turbulence on the production of transparent exopolymer particles: a mesocosm study

The production of transparent exopolymer particles (TEP) in response to several environmental variables was studied in 2 mesocosm experiments. The first (Expt 1) examined a gradient of 4 nutrient levels; the second (Expt 2) examined different conditions of silicate availability and zooplankton presence. Tanks were separated in 2 series, one subjected to turbulence and the other not influenced by turbulence. In tanks with nutrient addition, TEP were rapidly formed, with net apparent production rates closely linked to chl a growth rates, suggesting that phytoplankton cells were actively exuding TEP precursors. High nutrient availability increased the absolute concentration of TEP; however, the relative quantity of TEP produced was found to be lower, as TEP concentration per unit of phytoplankton biomass was inversely related to the initial nitrate dose. In Expt 1, an increase in TEP volume (3 to 48 µm equivalent spherical diameter) with nutrient dose was observed; in Expt 2, both silicate addition and turbulence enhanced TEP production and favored aggregation to larger TEP (>48 µm). The presence of zooplankton lowered TEP concentration and changed the size distribution of TEP, presumably by grazing on TEP or phytoplankton. For lower nutrient concentrations, the ratio of particulate organic carbon (POC) to particulate organic nitrogen (PON) followed the Redfield ratio. At higher nutrient conditions, when nutrients were exhausted during the post-bloom, a decoupling of carbon and nitrogen dynamics occurred and was correlated to TEP formation, with a large flow of carbon channeled toward the TEP pool in turbulent tanks. TEP accounted for an increase in POC concentration of 50% in high-nutrient and turbulent conditions. The study of TEP dynamics is crucial to understanding the biogeochemical response of the aquatic system to forcing variables such as nutrient availability and turbulence intensity.

Apparent digestibility of nutrients, energy, and amino acid of nontoxic and detoxified physic nut cakes for Nile tilapia

Abstract:The objective of this work was to evaluate the apparent digestibility coefficients of nutrients, energy, and amino acids of nontoxic and detoxified physic nut cakes treated with solvent plus posterior extrusion, for Nile tilapia. The apparent digestibility coefficients of crude protein and gross energy were higher for detoxified than for nontoxic physic nut cake. However, the apparent digestibility coefficient of ether extract of the nontoxic physic nut cake was higher than that of the detoxified one. The apparent digestibility coefficient of amino acids of both feed ingredients was superior to 80%, except for glycine, for the nontoxic psychic nut cake, and for threonine, for the detoxified one. Nontoxic and detoxified physic nut cakes show apparent digestibility coefficient values equivalent to those of the other evaluated oilseeds and potential for inclusion in Nile tilapia diets.

L'avaluació, tria i eliminació de fons fotogràfics digitals. Estudi de cas del fons del fotògraf Efren Montoya a l'Arxiu Històric de Sabadell

Durant la última dècada hem viscut l’explosió de la fotografia digital. Les possibilitats de captar imatges s’ha multiplicat de manera gairebé infinita sense implicar costos afegits pel fotògraf. Això ens obliga a replantejar-nos la necessitat d’establir uns criteris ben definits per avaluar, triar i eliminar les fotografies que ingressen als nostres arxius. El treball que es presenta aquí té com a objectiu establir uns protocols per tal de poder aplicar aquests procediments al nous fons que passin a formar part del nostre patrimoni documental. Finalment, s’ha dut a terme l’experiència d’entregar al productor d’un fons part de la seva documentació per tal que ell l’avalués i després comparar els resultats amb l’avaluació duta a terme des de l’arxiu. Paraules clau: avaluació, tria, eliminació, fotografia born-digital, ingrés, metadades, arxiu digital, formats de preservació

Erosió hídrica en vinya per a producció de vi d'alta qualitat en zona mediterrània (Anoia-Penedès): quantificació de les pèrdues de nutrients per erosió del sòl i implicacions

La vinya, malgrat que no és una planta exigent pel que fa als sòls, es veu afectada per la pèrdua de sed per causa de l'erosió hídrica. En aquest treball es presenten uns primers resultats de mesures de pèrdues de sed en condicions reals de camp. Les parcel les control són de grans dimensions, conreades segons els costums de la zona. Com a referencia es prenen les pèrdues de sòl mitjanes, calculades a partir de l'USLE, per al conreu de vinya. Es determinen, a més de les pèrdues globals de sòlids, les de nutrients que això comporta. Tenint en compte que la metodologia emprada en el camp i en el laboratori condueix a resultats per defecte, les pèrdues mesurades del període de l'any de màximes pluges (tardor) són, de mitjana, de 13 Mg ha-1 en un sistema de cultiu tradicional i fins a 100 Mg ha-1 en un sistema de cultiu emparrat. La importància del problema a curt termini encareix els factors de producció i fa perillar la sostenibilitat de la vinya a llarg termini.

Gas exchange, phisiological indexes and ionic accumulation in Annona emarginata (Schltdl.) H. Rainer seedlings in nutrients solution

"Araticum-de-terra-fria" (Annona emarginata (Schltdl.) H. Rainer) has been consider a good alternative in rootstock production for the main commercial Annonaceae species. Although this species develops in different soil and climate conditions, there is no understanding by the physiological responses of this species at different nutritional levels. Thus, the objective of this study was to evaluate the influence of different ionic strengths on development of vegetative species known as "Araticum-de-terra-fria". It was evaluated in seedlings grown in different ionic strengths (25% I, 50% I, 75% I and 100% I) of the complete nutrient solution Hoagland and Arnon (1950) nº 2, for 140 days, the following characteristics: Gas Exchange (CO2 assimilation rate, stomatal conductance, internal CO2 concentration, transpiration rate, water use efficiency, Rubisco carboxylation efficiency); Vegetative growth characteristics (diameter, leaf number, dry matter); Physiological Indexes (leaf area ratio, specific leaf area, relative growth rate, net assimilation rate, leaf weight ratio) and Ionic Accumulation (nutrients leaf analysis). Seedlings grown under 50% I showed the highest values of Leaf CO2 assimilation rate, water use efficiency, carboxylation efficiency, growth, relative growth rate, net assimilation rate and ionic accumulation in the total dry matter. So it is concluded that "Araticum-de-terra-fria" seedlings grown under intermediate nutrient concentrations of complete nutrient solution Hoagland and Arnon (1950) nº 2, explored more adequately their physiological potential that justify their adaptation in different nutritional conditions and allow reducing the amount of mineral nutrition of seedlings production.

Biological contamination of barley and carrots by pathogens in soil fertilized with anthropogenic nutrients

Conference publication in Kalmar ECO-TECH’07. International Conference on Technologies for Waste and Wastewater Treatment, Energy from Waste, Remediation of Contaminated Sites and Emissions Related to Climate November 26-28 2007, Kalmar, Sweden.

Insulin secretion in health and disease: nutrients dictate the pace.

NlmCategory="UNASSIGNED">Insulin is a key hormone controlling metabolic homeostasis. Loss or dysfunction of pancreatic β-cells lead to the release of insufficient insulin to cover the organism needs, promoting diabetes development. Since dietary nutrients influence the activity of β-cells, their inadequate intake, absorption and/or utilisation can be detrimental. This review will highlight the physiological and pathological effects of nutrients on insulin secretion and discuss the underlying mechanisms. Glucose uptake and metabolism in β-cells trigger insulin secretion. This effect of glucose is potentiated by amino acids and fatty acids, as well as by entero-endocrine hormones and neuropeptides released by the digestive tract in response to nutrients. Glucose controls also basal and compensatory β-cell proliferation and, along with fatty acids, regulates insulin biosynthesis. If in the short-term nutrients promote β-cell activities, chronic exposure to nutrients can be detrimental to β-cells and causes reduced insulin transcription, increased basal secretion and impaired insulin release in response to stimulatory glucose concentrations, with a consequent increase in diabetes risk. Likewise, suboptimal early-life nutrition (e.g. parental high-fat or low-protein diet) causes altered β-cell mass and function in adulthood. The mechanisms mediating nutrient-induced β-cell dysfunction include transcriptional, post-transcriptional and translational modifications of genes involved in insulin biosynthesis and secretion, carbohydrate and lipid metabolism, cell differentiation, proliferation and survival. Altered expression of these genes is partly caused by changes in non-coding RNA transcripts induced by unbalanced nutrient uptake. A better understanding of the mechanisms leading to β-cell dysfunction will be critical to improve treatment and find a cure for diabetes.