Soil mineral N dynamics beneath mixtures of leaves from legume and fruit trees in Central Amazonian multi-strata agroforests

Long term applications of leguminous green mulch could increase mineralizable nitrogen (N) beneath cupuaçu trees produced on the infertile acidic Ultisols and Oxisols of the Amazon Basin. However, low quality standing cupuaçu litter could interfere with green mulch N release and soil N mineralization. This study compared mineral N, total N, and microbial biomass N beneath cupuaçu trees grown in two different agroforestry systems, north of Manaus, Brazil, following seven years of different green mulch application rates. To test for net interactions between green mulch and cupuaçu litter, dried gliricidia and inga leaves were mixed with senescent cupuaçu leaves, surface applied to an Oxisol soil, and incubated in a greenhouse for 162 days. Leaf decomposition, N release and soil N mineralization were periodically measured in the mixed species litter treatments and compared to single species applications. The effect of legume biomass and cupuaçu litter on soil mineral N was additive implying that recommendations for green mulch applications to cupuaçu trees can be based on N dynamics of individual green mulch species. Results demonstrated that residue quality, not quantity, was the dominant factor affecting the rate of N release from leaves and soil N mineralization in a controlled environment. In the field, complex N cycling and other factors, including soil fauna, roots, and microclimatic effects, had a stronger influence on available soil N than residue quality.

Cost-effective energy and carbon emission optimization in building renovation – A case-study in a low income neighbourhood

Construction sector is one of the major responsible for energy consumption and carbon emissions and renovation of existing buildings plays an important role in the actions to mitigate climate changes. Present work is based on the methodology developed in IEA Annex 56, allowing identifying cost optimal and cost effective renovation scenarios improving the energy performance. The analysed case study is a residential neighbourhood of the municipality of Gaia in Portugal. The analysis compares a reference renovation scenario (without improving the energy performance of the building) with a series of alternative renovation scenarios, including the one that is being implemented.

Efluxo de CO2 do solo em floresta de transição Amazônia Cerrado e em área de pastagem

O objetivo deste trabalho foi (a) estimar o efluxo de CO2 do solo em uma Floresta de Transição Amazônica Cerrado e em uma área de Pastagem localizadas no norte do Mato Grosso, e (b) verificar a influência da umidade e temperatura do solo, e serrapilheira acumulada no efluxo de CO2. As medições foram realizadas com aparelho de absorção de CO2 por infravermelho (EGM/WMA-2 PP System, Hitchin Hertz, UK) de maio/2005 a abril/2006. Os valores médios do efluxo de CO2 do solo na Floresta e na área de Pastagem foram de 5,45 e 4,95 µmolm-2s-1, respectivamente. Uma resposta satisfatória do efluxo de CO2 do solo e a serrapilheira acumulada, ocorreu somente na estação seca. Na estação seca o comportamento do efluxo de CO2 do solo foi semelhante na Floresta de Transição Amazônica Cerrado e na área de Pastagem, e na estação úmida os ecossistemas apresentaram comportamentos distintos, e o efluxo de CO2 do solo na área de Pastagem foi superior ao na Floresta de Transição. É essencial que se avalie a influência de outros fatores no efluxo de CO2 em ecossistemas localizados em um mesmo ecótono para a obtenção de novas respostas que contribuíam para esclarecer as dúvidas da emissão de CO2 em nível mundial.

Active magneto-optical control of spontaneous emission in graphene

We investigate the spontaneous emission rate of a two-level quantum emitter near a graphene-coated substrate under the influence of an external magnetic field or strain induced pseudo-magnetic field. We demonstrate that the application of the magnetic field can substantially increase or decrease the decay rate. We show that a suppression as large as 99$\%$ in the Purcell factor is achieved even for moderate magnetic fields. The emitter's lifetime is a discontinuous function of $|{\bf B}|$, which is a direct consequence of the occurrence of discrete Landau levels in graphene. We demonstrate that, in the near-field regime, the magnetic field enables an unprecedented control of the decay pathways into which the photon/polariton can be emitted. Our findings strongly suggest that a magnetic field could act as an efficient agent for on-demand, active control of light-matter interactions in graphene at the quantum level.

Geoquímica de rios de água preta do sudeste do Amazonas: origem, fluxo dos elementos e consumo de CO2

Neste trabalho foi examinada a composição química das águas dos afluentes da margem direita do rio Madeira que drenam as rochas do Escudo Brasileiro. O estudo foi realizado no município de Apuí no sudeste do estado do Amazonas, Brasil. Foram analisados pH, condutividade, as concentrações de SiO2 e de íons dissolvidos (Na+, K+, Mg2+, Ca2+, HCO3-, Cl-, NO3- e SO4(2-)) em quatro épocas do ano segundo o índice pluviométrico: chuvosa, transição para a estiagem, estiagem e transição para a chuvosa. As águas são diluídas, mais concentradas em HCO3- e SiO2 e representam o típico ambiente de intensa lixiviação que afeta as rochas na Amazônia. Apesar da química das águas terem influência da sazonalidade, foram identificadas variações em função da litologia. As taxas de exportação de cátions e de erosão química das rochas são baixas e refletem a estabilidade tectônica da região e o manto intempérico que dificulta a interação da água com o substrato rochoso.

Effects of light and temperature on isoprene emission at different leaf developmental stages of eschweilera coriacea in central Amazon

Isoprene emission from plants accounts for about one third of annual global volatile organic compound emissions. The largest source of isoprene for the global atmosphere is the Amazon Basin. This study aimed to identify and quantify the isoprene emission and photosynthesis at different levels of light intensity and leaf temperature, in three phenological phases (young mature leaf, old mature leaf and senescent leaf) of Eschweilera coriacea (Matamatá verdadeira), the species with the widest distribution in the central Amazon. In situ photosynthesis and isoprene emission measurements showed that young mature leaf had the highest rates at all light intensities and leaf temperatures. Additionally, it was observed that isoprene emission capacity (Es) changed considerably over different leaf ages. This suggests that aging leads to a reduction of both leaf photosynthetic activity and isoprene production and emission. The algorithm of Guenther et al. (1999) provided good fits to the data when incident light was varied, however differences among E S of all leaf ages influenced on quantic yield predicted by model. When leaf temperature was varied, algorithm prediction was not satisfactory for temperature higher than ~40 °C; this could be because our data did not show isoprene temperature optimum up to 45 °C. Our results are consistent with the hypothesis of the isoprene functional role in protecting plants from high temperatures and highlight the need to include leaf phenology effects in isoprene emission models.

Chemical and physical attributes and calcium, magnesium, potassium, and phosphorus in the soil of murundu fields in Brazil

Fields of murundus (FM) are wetlands that provide numerous ecosystem services. The objectives of this study were to evaluate the chemical [organic carbon (OC), P, K+, Ca2+, Mg2+, Al3+ and H+Al] and physical [texture and bulk density (Bd)] soil attributes and calculate the organic matter (OM) and nutrient stock (P, Ca, Mg, and K) in soils of FM located in the Guapore River basin in Mato Grosso. Thirty-six sampling points were selected, and soil samples were collected from two environments: the murundu and plain area surrounding (PAS). At each sampling point, mini trenches of 0.5 × 0.5 × 0.4 m were opened and disturbed and undisturbed soil samples were collected at depths of 0-0.1, 0.1-0.2, and 0.2-0.4 m. In the Principal Component Analysis the variables H+Al (49%) and OM (4%) were associated with the F1 component and sand content (47%) with the F2 component. The FM had lower pH values and higher concentrations of K+, P, and H+Al than PAS at all depths (p < 0.05). Additionally, FM stocked up to 433, 360, 205, and 11 kg ha-1 of Ca, Mg, K, and P, respectively, for up to a depth of 0.2 m. The murundu stored two times more K and three times more P than that in the PAS. Our results show that the FM has high sand content and Bd greater than 1.5 Mg m-3, high acidity, low OC content, and low nutrient concentrations. Thus, special care must be taken to preserve FM such that human intervention does not trigger environmental imbalances.

Natural fibers for soil reinforcement

The reinforcement of soil is defined as an effective and reliable technique to improve strength and stability. For this propose, the use of natural fibers has been commonly. Over the past years, a series of studies have been performed in order to investigate the influence of randomly oriented fibers, especially for compressible clayey soils. However, less attention has been given to the reinforcing of sandy materials, as well as the use of oriented fibers meshes in order to improve mechanical behaviour. The main aim of this study is to identify the influence that different percentages of fibers, as well as the use of meshes of oriented fibers, has on soil mechanical behaviour. For this purpose, unconfined compression tests with local strain measurements were performed on a silty sand reinforced with Sisal fibers and a comparative study between randomly oriented and 0° and 90° fibers is presented.

Study of grapevine solute transporters involved in berry quality. A biochemical and molecular approach

Tese de Doutoramento em Biologia de Plantas

Técnicas de análise laboratorial para solos, matéria vegetal e corretivos orgãnicos

Dissertação de mestrado em Técnicas de Caracterização e Análise Química

Prognostic value of technetium-99m-labeled single-photon emission computerized tomography in the follow-up of patients after their first myocardial revascularization surgery

OBJECTIVE: To assess the prognostic value of Technetium-99m-labeled single-photon emission computerized tomography (SPECT) in the follow-up of patients who had undergone their first myocardial revascularization. METHODS: We carried out a retrospective study of 280 revascularized patients undergoing myocardial scintigraphy under stress (exercise or pharmacological stress with dipyridamole) and at rest according to a 2-day protocol. A set of clinical, stress electrocardiographic and scintigraphic variables was assessed. Cardiac events were classified as "major" (death, infarction, unstable angina) and "any" (major event or coronary angioplasty or new myocardial revascularization surgery). RESULTS: Thirty-six major events occurred as follows: 3 deaths, 11 infarctions, and 22 unstable anginas. In regard to any event, 22 angioplasties and 7 new surgeries occurred in addition to major events, resulting a total of 65 events. The sensitivity of scintigraphy in prognosticating a major event or any event was, respectively, 55% and 58%, showing a negative predictive value of 90% and 83%, respectively. Diabetes mellitus, inconclusive stress electrocardiography, and a scintigraphic visualization of left ventricular enlargement were significant variables for the occurrence of a major event. On multivariate analysis, abnormal myocardial scintigraphy was a predictor of any event. CONCLUSION: Myocardial perfusion tomography with Technetium-99m may be used to identify high-risk patients after their first myocardial revascularization surgery.

Sustentabilidad del monocultivo de soja y otras alternativas agrícolas, en relación a los recursos suelo y agua, en la Región Centro-Norte de Córdoba. Sustainability of soybean monoculture and another agricultural alternatives, in relation to soil and water natural resources, in the north-central area of Cordoba (Argentina).

En este proyecto se pretende demostrar que existen alternativas sustentables al monocultivo de soja y económicamente factibles si se consideran los costos ambientales.Se cumplirán los siguientes objetivos específicos:- Caracterizar la sensibilidad de indicadores de calidad del suelo: infiltración, densidad aparente, penetrometría, C orgánico, fracciones de la MO y un índice químico de disponibilidad de N. - Medir escurrimiento y erosión en dos microcuencas con manejos contrastantes donde existe instrumental instalado y registros desde hace mas de 10 años.- Establecer rangos para las situaciones encontradas en los suelos representativos de la región.- Integrar los parámetros considerados en un sistema de diagnóstico de calidad/salud del suelo, para las condiciones de la región. - Aplicar el sistema de Calidad/salud del suelo para situaciones con monocultivo de soja y otras alternativas.- Calibrar y aplicar el modelo de simulación de la materia orgánica AMG, al monocultivo de soja y otras alternativas, a distintas escalas temporales y espaciales.- Estimar los costos ambientales de monocultivo a partir de los datos obtenidos.- Extrapolar los resultados del monocultivo y las otras alternativas a los suelos característicos, para estimar la sustentabilidad de los suelos en el centro-norte de la provincia de Córdoba.Se trabajará en dos áreas piloto en campos de productores, con y sin erosión hídrica. Se evaluarán parámetros indicadores del estado de los suelos, se los integrará en un sistema, se evaluarán los suelos con situaciones de monocultivo de soja y manejos contrastantes y se los correlacionará con su historial de intervención antrópica. Se brindará una herramienta apta para el ordenamiento territorial.

Manejo ganadero y restauración de ambientes montanos en relación a la biodiversidad, el suelo y la producción de agua. Livestock management and ecological restoration of mountain environments in relation to biodiversity, soil and water production.

Las áreas montanas brindan numerosos bienes y servicios a la humanidad cómo la provisión de agua. Asimismo, albergan una biota muy diversa y existe en ellas una actividad económica de considerable importancia centrada en la ganadería. En algunos casos las actividades asociadas a la ganadería pueden modificar los ecosistemas montanos y los bienes y servicios que brindan de forma drástica. Esto se debe a los cambios en la vegetación, y la pérdida y compactación de los suelos, que tiene repercusiones en la cantidad de agua captada, evapotranspirada y almacenada. También tiene repercusiones sobre la biodiversidad, tanto positivas como negativas. Aquí nos propusimos investigar cómo los cambios en la cobertura vegetal producidos por cuatro siglos de uso ganadero en el piso superior de las Sierras de Córdoba (Centro Argentino) han afectado a atributos del ecosistema como la diversidad vegetal, la integridad de los suelos y la capacidad de proveer agua a la población humana. A su vez, nos propusimos estudiar en detalle cómo las distintas opciones actuales de manejo pueden afectar a la cobertura vegetal y por ende a los atributos del ecosistema. De este modo, esperamos: (1) poder desarrollar un modelo espacialmente explícito que permita predecir la evolución del ecosistema ante distintos escenarios de manejo. (2) Más a largo plazo determinar los costos y los beneficios de los distintos manejos, en términos de la conservación de la biodiversidad, los suelos y la provisión de agua. El área de estudio cuenta un Sistema de Información Geográfica muy completo que incluye numerosas capas de información (vegetación, topografía, casas y caminos y otras). Además, existe en el área un Parque Nacional, con potreros bajo distintos manejos ganaderos (exclusión, cargas ganaderas moderadas continuas y estacionales), y una zona con herbivoría nativa de guanacos, que fueron reintroducidos recientemente en el Parque. Fuera del Parque, hay establecimientos con ganadería tradicional, con cargas ganaderas altas; así como un área donde se ha realizado una restauración modelo mediante reforestación y revegetación de zonas erosionadas. Estos escenarios representan una oportunidad muy especial para realizar estudios comparativos de la evolución de la fisonomía, composición florística, diversidad vegetal, integridad del suelo (erosión, tasa de infiltración, contenido de agua a lo largo del año) y el caudal de los arroyos en la estación seca. En este proyecto proponemos seguir con mediciones de la evolución de la vegetación bajo los distintos escenarios y seguir averiguando métodos de restauración de la vegetación. Además, proponemos empezar a realizar mediciones relacionadas al valor de los distintos tipos de cobertura vegetal, resultado de cuatro siglos de historia de disturbio, sobre la diversidad y los recursos hídricos. Por otro lado, realizaremos mediciones ecofisiológicas en las especies dominantes, para comprender sus efectos sobre el ciclo del agua.

Aspectos moleculares del desarrollo de biofilms, la colonización de la planta y la emisión de compuestos orgánicos volátiles en bacterias rizosféricas. Molecular aspects of biofilm development, plant colonization and microbial volatile organic emission in rhizospheric bacteria.

Las bacterias que habitan la rizosfera y que poseen la capacidad de provocar un efecto positivo sobre las plantas son denominadas en su conjunto como Rizobacterias Promotoras del Crecimiento Vegetal (PGPR). Estas bacterias han desarrollado diferentes estrategias para adaptarse a diversas condiciones ambientales. La capacidad para responder a variaciones en la disponibilidad nutricional permite la persistencia de la bacteria en el suelo y mejora sus posibilidades para colonizar la planta hospedadora. En la naturaleza, a menudo las bacterias se encuentran en estructuras de comunidades de microorganismos interconectados denominados biofilms, con un estilo de vida diferente al de la vida en forma planctónica. La formación del biofilm podría representar una estrategia de supervivencia de la rizobacteria a condiciones adversas del suelo. Por Microscopía Confocal de Barrido Láser (CLSM), hemos observado que Rhizobium leguminosarum desarrolla un biofilm característico sobre una superficie abiótica. Hemos identificado algunos de los factores genéticos que influyen en su formación. El presente proyecto propone avanzar en el conocimiento de los factores ambientales y genéticos que influyen sobre la capacidad de las rizobacterias para formar biofilms y su impacto en la interacción con las plantas. A través de enfoques genéticos (mutacionales y de expresión génica) y análisis por CLSM nos proponemos acercarnos a un modelo de los factores de superficie, extracelulares y regulatorios propios de la bacteria que influyen en las propiedades de adhesión y la formación de biofilms. Por último, se intentará correlacionar la emisión de compuestos orgánicos volátiles por las bacterias rizosféricas con ciertos aspectos de la promoción del crecimiento de las plantas.

La biodiversidad microbiana del suelo y su rol en el manejo de enfermedades causadas por hongos de suelo en soja. Soil microbial diversity and its key role in the management of soybean diseases caused by fungi.

Las poblaciones microbianas juegan un rol fundamental en la estabilidad de los sistemas agrícolas e indican los niveles de salud de un suelo, tanto que pueden ser utilizadas como indicadores de sustentabilidad de un agroecosistema. Los microorganismos reflejan el efecto que tienen las prácticas agrícolas sobre el suelo a través de modificaciones en la abundancia (biodiversidad estructural) y actividades de sus poblaciones (como control biológico de los patógenos, entre otras). Al cuantificarse la biodiversidad microbiana nativa se puede conocer la riqueza de un agroecosistema y utilizarla para el manejo sustentable de hongos patógenos. En este trabajo se evaluará el efecto de la rotación de cultivo (soja-maíz y soja en monocultivo) y los sistemas de labranza (siembra directa y labranzas reducida) sobre la biodiversidad microbiana. Se cuantificarán a partir de suelo: poblaciones de hongos y bacterias totales; agentes potenciales de biocontrol de como Trichoderma spp., Gliocladium spp. y micorrizas vesículo arbusculares (mediante la cuantificación de glomalina), biomasa y respiracion microbiana, y la biodiversidad de comunidades de microorganismos que habitan en el suelo mediante el análisis de perfiles de ácidos grasos (PLFA). Al final del ciclo de cultivo de soja se cuantificará la incidencia de enfermedades causadas por hongos de suelo. Dada la gran abundancia y diversidad de los microorganismos del suelo, las metodologías que se emplearán permitirán obtener información global de la riqueza microbiana de un agro-ecosistema. Se relacionará la biodiversidad microbiana con la incidencia de enfermedades por hongos de suelo, en respuesta a diferentes prácticas de manejo. Esto permitirá aprender a combinar las tecnologías para mejorar los beneficios de la produccion y preservar el agroecosistema en el marco de una agricultura sustentable, y no de una agricultura sostenida por insumos.