Carbono e nitrogênio nas frações granulométricas da matéria orgânica do solo, em sistemas de culturas sob plantio direto

A qualidade do solo em plantio direto está relacionada ao sistema de culturas e pode ser avaliada pelo teor de matéria orgânica particulada (>53 ∝m), em razão da funcionalidade que essa fração proporciona ao solo e à sua sensibilidade às diferenças de manejo. Visando estudar a qualidade do solo em sistemas de culturas em plantio direto, este trabalho foi conduzido em experimento de longa duração (21 anos) em Latossolo Vermelho distrófico típico nos Campos Gerais do Paraná. Seis sistemas de culturas foram avaliados, em que trigo-TR (Triticum aestivum L.), soja-SO (Glycine max L.), milho-MI (Zea mays L.), aveia-preta-AV, para cobertura (Avena strigosa Schreb.), ervilhaca-ER, para cobertura (Vicia villosa Roth); azevém-AZ, para feno (Lolium multiflorum Lam.); ou alfafa-AL, para feno (Medicago sativa L.) compuseram os seguintes sistemas: TR-SO (referência), ER-MI-AV-SO-TR-SO, ER-MI-TR-SO, AV-MI-TR-SO, AZ-MI-AZ-SO e AL-MI (milho a cada três anos). Os estoques de carbono orgânico total (COT), nitrogênio total (NT) e de C e N na matéria orgânica (MO) particulada (>53 µm) e associada aos minerais (<53 µm) foram determinados em 0-5, 5-10 e 10-20 cm. O sistema semiperene AL-MI apresentou os maiores estoques de COT e NT na camada de 0-20 cm (63,6 Mg ha-1 COT e 4,6 Mg ha-1 NT), com incrementos anuais de 0,23 Mg ha-1 COT e 0,03 Mg ha-1 NT, em relação ao sistema TR-SO. O sistema AL-MI também teve os maiores estoques de C e N na MO particulada nessa camada (12,5 e 0,91 Mg ha-1, respectivamente), por causa da maior adição de fitomassa pelas raízes e a proteção física dos resíduos orgânicos. Os menores estoques de COT e NT na camada 0-20 cm ocorreram no sistema ER-MI-TR-SO (57,8 Mg ha-1 COT e 4,03 Mg ha-1 NT), sem apresentar incremento anual em relação ao sistema TR-SO. Os estoques de C e N na MO particulada foram de 10,4 e 0,67 Mg ha-1, respectivamente. Essa tendência repetiu-se para as camadas individuais, com diferença significativa entre os sistemas na camada de 0-5 cm e não significativa, para as de 5-10 e 10-20 cm. Na média dos sistemas, a MO particulada contribuiu em torno de 30 % para o estoque total de C na camada 0-5 cm. Rotação de culturas com espécies que tenham sistema radicular ativo por mais tempo, como o sistema semiperene AL-MI, tem potencial de incrementar o estoque total de C e N, especialmente da fração MO particulada, proporcionando funcionalidade ao solo e, consequentemente, qualidade.

Estoques de carbono e qualidade da matéria orgânica do solo em áreas cultivadas com cana-de-açúcar

A cana-de-açúcar é a principal cultura utilizada na produção de etanol biocombustível no Brasil e sua colheita pode ser feita com ou sem queima das folhas, aumentando ou diminuindo a emissão de gases do efeito estufa e a deposição de C no solo. Por meio deste trabalho, avaliou-se o efeito de sistemas de colheita de cana-de-açúcar (com e sem queima da palha, com um, três e seis anos após a última reforma do canavial) sobre os teores e estoques de C no solo, a qualidade física da matéria orgânica e a imobilização de C na biomassa microbiana do solo. As áreas de colheita sem queima apresentaram maior teor de C na camada superficial e maiores estoques de C, independentemente do tempo após a última reforma. Diferenças na qualidade física da matéria orgânica ocorreram principalmente na fração com tamanho entre 53 e 75 µm, na qual a proporção de C foi maior nas áreas sem queima. Na camada de 0-10 cm, o sistema sem queima apresentou maior teor de C microbiano. A colheita sem queima da palha é eficiente em acumular C em formas que possuem alto tempo de residência no solo.

Mapeamento digital de atributos: granulometria e matéria orgânica do solo utilizando espectroscopia de de reflectância difusa

A espectroscopia de reflectância difusa (ERD) pode ser utilizada como alternativa para quantificação de atributos como granulometria e matéria orgânica do solo (MOS). Essa técnica pode ser opção para quantificar esses atributos em grande volume de amostras de solos, visto ser rápida, com menor custo e sem a geração de resíduos químicos. O objetivo deste estudo foi desenvolver modelos usando análise de regressão linear múltipla para predizer o teor de argila, areia, silte e MOS, utilizando dados de ERD em uma área de relevo e geologia complexa localizada na região central do Rio Grande do Sul. No estudo, foram utilizadas 303 amostras coletadas na profundidade de 0,00-0,20 m para determinar os teores de argila, areia, silte e MOS por meio da análise laboratorial e de reflectância espectral. O desempenho dos modelos de predição apresentaram bons resultados, com capacidade de explicação da variância de 77 e 72 % para areia e argila, respectivamente. Mesmo com a complexidade geológica e pedológica, os resultados evidenciaram que a técnica é promissora, sendo possível a aplicação dessa técnica para predição da granulometria e teor de MOS.

Capacidade máxima de adsorção de fósforo e constante de energia em Latossolo Bruno em razão de diferentes ajustes do modelo Langmuir

A capacidade máxima de adsorção de fósforo (CMAP) é um parâmetro bastante útil para caracterizar a capacidade de adsorção de fósforo (P) do solo e, por isso, o modelo de Langmuir, que possibilita essa estimativa, é bastante difundido. Porém, se o ajuste da equação for realizado por modelos não lineares ou linearizados, ou se forem escolhidos modelos de região única ou múltiplas, nem sempre os valores estimados da CMAP e da constante de energia de ligação (k) são semelhantes. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do uso de diferentes métodos de ajuste do modelo de Langmuir sobre os valores estimados de CMAP e k. Para isso, utilizouse um único solo de alta capacidade de adsorção de P, o qual foi misturado a quantidades crescentes de areia lavada, construindo-se sistemas com capacidades de sorção crescentes, mas com a fase sólida constituída da mesma mineralogia. Foi utilizado solo do horizonte B de um Latossolo Bruno com 800 g kg-1 de argila, o qual foi misturado com areia em quantidades para obterem-se solos artificiais com 0, 200, 400, 600 e 800 g kg-1 de argila. Esses solos artificiais foram incubados por 30 dias com calcário para elevar o pH(H2O) até 6,0 e, após, foram secos em estufa e peneirados. Foram realizadas as isotermas de adsorção e os dados ajustados pelo modelo de Langmuir, usando os seguintes métodos: NLin - não linear com região única; L-1R - linearização com região única; L-2RG - linearização com duas regiões, ajuste gráfico; L-3RG - linearização com três regiões, ajuste gráfico; L-2RE linerização com duas regiões, ajuste estatístico. Os resultados evidenciaram que todos os métodos utilizados estimaram valores de CMAP proporcionais ao teor de argila dos solos e poderiam ser usados para caracterizar os solos. Contudo, quando utilizados ajustes com mais de uma região de adsorção, os valores da CMAP para a última região foram sensivelmente superiores àqueles observados após a incubação do solo com doses de P em um teste adicional. Isso indica que a CMAP da última região deve ser evitada como caracterizadora da capacidade de adsorção do solo. Conforme era esperado, os valores de k foram proporcionais aos teores de argila do solo na primeira (ou única) região dos modelos linearizados; contudo, não seguiram essa tendência no modelo não linear, recomendando-se cautela na interpretação da constante k ajustada por modelos não lineares.

Relaxation dynamics in suspensions of ferromagnetic particles

We have studied the relaxation dynamics of a dilute assembly of ferromagnetic particles in suspension. A formalism based on the Smoluchowski equation, describing the evolution of the probability density for the directions of the magnetic moment and of the axis of easy magnetization of the particles, has been developed. We compute the rotational viscosity from a Green-Kubo formula and give an expression for the relaxation time of the particles which comes from the dynamic equations of the correlation functions. Concerning the relaxation time for the particles, our results agree quite well with experiments performed on different samples of ferromagnetic particles for which the magnetic energy, associated with the interaction between the magnetic moments and the external field, or the energy of anisotropy plays a dominant role.

Continued fraction solution for the radiative transfer equation in three dimensions

Starting from the radiative transfer equation, we obtain an analytical solution for both the free propagator along one of the axes and an arbitrary phase function in the Fourier-Laplace domain. We also find the effective absorption parameter, which turns out to be very different from the one provided by the diffusion approximation. We finally present an analytical approximation procedure and obtain a differential equation that accurately reproduces the transport process. We test our approximations by means of simulations that use the Henyey-Greenstein phase function with very satisfactory results.

EFICIÊNCIA DE SOLUÇÕES DENSAS NO FRACIONAMENTO FÍSICO DA MATÉRIA ORGÂNICA DO SOLO

Os mecanismos de estabilização da matéria orgânica (MO) têm sido estudados em solos tropicais e subtropicais brasileiros; no entanto, poucos trabalhos avaliaram a influência da parte metodológica do uso das soluções nos resultados obtidos. Objetivou-se avaliar a eficiência de duas soluções salinas (iodeto de sódio - NaI 1,8 kg dm-3 e politungstato de sódio - PTS 2,0 kg dm-3) na separação de frações densimétricas da MO em dois solos (Argissolo Vermelho do sul do Brasil - 220 g kg-1 argila e Latossolo Vermelho do Cerrado - 630 g kg-1 argila) e o reflexo dessa eficiência na magnitude e importância do mecanismo de proteção física por oclusão em agregados no acúmulo de MO em solos brasileiros. Amostras de solo coletadas nas camadas de 0,00-0,05; 0,05-0,10; e 0,10-0,20 m foram submetidas ao fracionamento físico densimétrico e separadas as frações leve livre (FLL), leve-oclusa (FLO) e pesada (FP) da MO do solo. O uso de PTS 2,0 kg dm-3 aumentou o rendimento de carbono orgânico (CO) das FLL e FLO em ambos os solos em relação à solução de NaI 1,8 kg dm-3, sendo o efeito mais pronunciado na FLO. A utilização do sistema plantio direto (PD) aumentou os estoques de CO total na camada de 0,00-0,05 m do Argissolo em relação ao solo em preparo convencional (PC). O mecanismo de proteção física da MO por oclusão em agregados foi efetivo no aumento dos estoques de C do solo, sendo responsável por aproximadamente ⅓ do acúmulo na camada superficial do Argissolo (0,00-0,05 m). Para o Latossolo, não houve diferenças entre o estoque de CO total do PD e do PC, porém o solo sob PD apresentou acúmulo de aproximadamente ⅔ do estoque de C como FLO na camada superficial do solo. A proteção física por oclusão em agregados é um mecanismo expressivo na estabilização e sequestro de C em solos tropicais e subtropicais, cuja importância pode ser mascarada pela baixa eficiência da solução de NaI em estudos de fracionamento densimétrico da MO do solo.

PRODUÇÃO DE MATÉRIA SECA E ACÚMULO DE MACRONUTRIENTES NA PARTE AÉREA DAS PLANTAS DE NIGER

O estudo da marcha de absorção de nutrientes e da produção de matéria seca em razão do estádio de desenvolvimento das culturas é de fundamental importância para subsidiar estratégias de adubação. Este trabalho objetivou determinar a produção de matéria seca e o acúmulo de macronutrientes na parte aérea das plantas de Guizotia abyssinica (niger), em diferentes estádios de crescimento e desenvolvimento. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso, com cinco repetições. Amostras da parte aérea das plantas foram coletadas aos 15, 30, 45, 60, 75 e 90 dias após a emergência (DAE). Em cada coleta, as plantas foram divididas em folha, caule + ramos, capítulo e aquênios (grãos), secas até peso constante para posterior determinação da massa de matéria seca e teor de N, P, K, Ca, Mg e S. Os teores dos macronutrientes na parte aérea das plantas de niger, seguiram a seguinte ordem de exportação de nutrientes: N > Ca > Mg > P > K > S. Em contrapartida, quanto aos teores dos nutrientes nos grãos por ocasião da colheita do experimento, a quantidade dos elementos exportados seguiu a ordem: N > P > Ca > Mg > S > K. Atenção especial deve ser dada à manutenção da adequada disponibilidade de N e P nas fases inicias por causa do ciclo curto e do rápido surgimento das estruturas reprodutivas. A exportação de nutrientes e o índice de colheita são baixos para as plantas de niger, resultando maior oferta de nutrientes para o cultivo em rotação.

Asymptotic analysis of the Gunn effect with realistic boundary conditions

A general asymptotic analysis of the Gunn effect in n-type GaAs under general boundary conditions for metal-semiconductor contacts is presented. Depending on the parameter values in the boundary condition of the injecting contact, different types of waves mediate the Gunn effect. The periodic current oscillation typical of the Gunn effect may be caused by moving charge-monopole accumulation or depletion layers, or by low- or high-field charge-dipole solitary waves. A new instability caused by multiple shedding of (low-field) dipole waves is found. In all cases the shape of the current oscillation is described in detail: we show the direct relationship between its major features (maxima, minima, plateaus, etc.) and several critical currents (which depend on the values of the contact parameters). Our results open the possibility of measuring contact parameters from the analysis of the shape of the current oscillation.

Stationary states and phase diagram for a model of the Gunn effect under realistic boundary conditions

A general formulation of boundary conditions for semiconductor-metal contacts follows from a phenomenological procedure sketched here. The resulting boundary conditions, which incorporate only physically well-defined parameters, are used to study the classical unipolar drift-diffusion model for the Gunn effect. The analysis of its stationary solutions reveals the presence of bistability and hysteresis for a certain range of contact parameters. Several types of Gunn effect are predicted to occur in the model, when no stable stationary solution exists, depending on the value of the parameters of the injecting contact appearing in the boundary condition. In this way, the critical role played by contacts in the Gunn effect is clearly established.

Generalization of the persistent random walk to dimensions greater than 1

We propose a generalization of the persistent random walk for dimensions greater than 1. Based on a cubic lattice, the model is suitable for an arbitrary dimension d. We study the continuum limit and obtain the equation satisfied by the probability density function for the position of the random walker. An exact solution is obtained for the projected motion along an axis. This solution, which is written in terms of the free-space solution of the one-dimensional telegraphers equation, may open a new way to address the problem of light propagation through thin slabs.

PRODUTIVIDADE DO EUCALIPTO, ATRIBUTOS FÍSICOS DO SOLO E FRAÇÕES DA MATÉRIA ORGÂNICA INFLUENCIADAS PELA INTENSIDADE DE TRÁFEGO E RESÍDUOS DE COLHEITA

O número de passadas das máquinas, os tipos de rodados e a alta umidade do solo durante as operações de colheita agravam o processo de compactação, devendo-se conhecer esses impactos e quais alternativas para reduzí-los. O objetivo deste estudo foi avaliar o impacto de diferentes frequências de tráfego doforwarder e o efeito de condições distintas de resíduos da colheita do eucalipto ao fim da rotação subsequente na produtividade, nos atributos físicos do solo e nos teores de matéria orgânica de um Latossolo Vermelho (LV), localizado em São João Evangelista, MG, e um Latossolo Amarelo (LA), localizado em Belo Oriente, MG. Os tratamentos consistiram de um esquema fatorial 2 × 3, sendo: duas ou oito passadas na entrelinha sobre resíduo da colheita sem casca; com casca; e sem resíduo. A perda de produtividade dos plantios pela compactação do solo proveniente das passadas doforwarder é atenuada com a permanência dos resíduos da colheita especialmente com a manutenção da casca na área. A remoção de resíduo, particularmente quando há remoção da casca, leva à redução dos teores de C orgânico total e de frações mais lábeis de C e N do solo. O tráfego doforwarder na colheita do eucalipto da rotação anterior sobre solo sem resíduos promove perdas na qualidade física do solo, com aumento da densidade do solo e resistência à penetração, e redução na porosidade e condutividade hidráulica do solo. Esses efeitos negativos perduraram até o final da rotação seguinte.

Influência da Matéria Orgânica no Diâmetro Médio de Minerais da Fração Argila de Solos Desenvolvidos de Basalto no Sul do Brasil

RESUMO A interação de compostos orgânicos com minerais de argila pode alterar o tamanho dos cristais. No entanto, em solos, esse efeito é ainda pouco claro por causa das limitações na separação de fases puras de minerais para realizar experimentos de dissolução. Neste estudo, a relação entre a matéria orgânica do solo (MOS) e diâmetro médio do cristal (DMC) de minerais de argila de horizontes superficiais e subsuperfíciais de solos de uma topossequência no sul do Brasil foi avaliada. Os teores de C e N foram determinados, e a natureza dos grupos funcionais da MOS foi avaliada por espectroscopia de FTIR. O DMC dos minerais foi avaliado por difração de raios X, em umas amostras desferrificadas e outras com óxidos de Fe concentrados. Os teores de C e N e as intensidades relativas dos espectros de FTIR foram considerados como variáveis preditoras; e o DMC de hematita, goethita, caulinita e gibbsita, como variáveis preditas. Os teores de C e N e os grupos carboxílicos e C-O-Alquil evidenciaram efeito significativo sobre a variação do DMC. A dimensão dos cristais de óxidos de Fe e de caulinita foi inversamente correlacionada com esses atributos da MOS. Em contraste, o DMC de gibbsita não foi influenciado pelos atributos dae MOS. A influência da MOS sobre o DMC dos óxidos de Fe foi atribuída às reações de complexação de superfície e de redox, que promovem um processo contínuo de dissolução-precipitação.

Jornalismo científico aplicado à área de energia no contexto do desenvolvimento sustentável

Este artigo trata de uma pesquisa aplicada de jornalismo científico on-line que fundamenta a questão energética contemplada no contexto do desenvolvimento sustentável. A pesquisa, desenvolvida em nível de mestrado, originou uma mídia digital on-line com informações científicas e tecnológicas que permitem visualizar não somente o âmbito técnico, mas também a efetiva relação interdisciplinar do tema com outras áreas de conhecimento, o que constitui um fato de particular importância no contexto de abordagem do desenvolvimento sustentável.