Chemical characterisation of deep profile Ferrosols under sugarcane in wet tropical northern Queensland

The chemical properties of deep profile samples ( up to 12 m) of Ferrosols from northern Queensland were investigated to provide an understanding of the accumulation of nitrate ( NO3) within these soil profiles. The influence of other cations and anions present in the soil solution or on the exchange and the charge chemistry of the profiles were examined with respect to the NO3 accumulations. The major ions in the soil solution were Na, NO3, and chloride ( Cl). Distinct regions of anion accumulation were observed; SO4 accumulated in the upper profile of all cores, whereas NO3 and Cl accumulations were restricted to the lower profile of cores with appreciable AEC (> 1 cmol(c)/kg). Gaines-Thomas selectivity coefficients were used to indicate exchange preference for cations and anions, and are as follows: Al > Ca similar to Mg > K > Na and sulfate (SO4) > Cl similar to NO3. The selectivity of SO4 increased and the extractable SO4 decreased in the lower profile of all cores. This has important implications for the adsorption of NO3 and Cl. The NO3 and Cl accumulations were shown to correspond to a region of low SO4 occupancy of the exchange sites in the lower profile. Along with the high SO4 selectivity, this suggests that SO4 may control the positioning of the NO3 accumulations. It was concluded that the NO3 accumulations were relatively stable under current management practices, although the reduction in NO3 inputs would likely see the gradual replacement of NO3 with Cl as a result of their comparable selectivity for exchange sites.

Subsoil nitrogen mineralisation and its potential to contribute to NH4 accumulation in a Vertosol

High concentrations of NH4+ (up to 270 kg N/ha) have been observed in a Vertosol below 1 m depth in south-east Queensland. This study examined the possibility that mineralisation associated with the removal of native vegetation (Acacia harpophylla) for cropping was responsible for the production of NH4+. Particularly, the potential contribution of decomposing root material and/or dissolved organic nitrogen (DON) leached into the subsoil after clearing was investigated. The amount of N that was contained within native vegetation root material was determined from an area of native vegetation adjacent to the cleared site containing elevated NH4+ concentrations. In addition, the amount of NH4+ that could be mineralised in the native vegetation soil was determined by monitoring NH4+ concentrations over 360 days in intact cores, and by conducting waterlogged incubations. To determine the rate at which a source of DON leached into the subsoil would mineralise, soil was amended with glutamic acid at a rate of 250 mg N/kg and placed under waterlogged incubation. The possibility that the acidic pH of the subsoil, or the lack of a significant subsoil microbial population, was inhibiting mineralisation was also examined by increasing soil pH from 4.4 to 7.0, and inoculating the subsoil with surface soil microorganisms during waterlogged incubations. Low concentrations of N, approximately 90 kg N/ha between 1.2 and 3 m, were found in the native vegetation root material. In addition, no net N mineralisation was observed in either the extended incubation of intact cores or in the control samples of the waterlogged incubations. Net N mineralisation was also not detected when the subsoil was amended with a source of organic N. Results indicate that this lack of mineralisation is largely due to pH inhibition of the microbial population. It is concluded that the mineralisation of either in situ organic material, or DON transported to the subsoil during leaching events, is unlikely to have significantly contributed to the subsoil NH4 accumulation at the study site.

Fitorremediação de solo contaminado com picloram por capim-pé-de-galinha-gigante (Eleusine coracana)

O longo efeito residual do herbicida picloram no solo aumenta o risco de lixiviação e de fitotoxicidade em culturas sucedâneas; sua presença no solo pode ser abreviada com o uso da fitorremediação. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da densidade populacional de capim-pé-de-galinha-gigante (Eleusine coracana) sobre a fitorremediação de solo contaminado com o herbicida picloram. O experimento foi realizado em casa de vegetação localizada no município de Rio Verde-GO, no período de setembro de 2006 a fevereiro de 2007. Os tratamentos foram compostos pela combinação entre quatro densidades populacionais da espécie vegetal Eleusine coracana (capim-pé-de-galinha-gigante) (0, 7, 14 e 21 plantas por vaso, correspondendo a 0, 172, 344 e 516 plantas m-2, respectivamente) e três doses do picloram (0, 80 e 160 g ha-1 - aplicadas diretamente nos vasos, simulando níveis de contaminação do solo). Após o cultivo da espécie vegetal fitorremediadora no substrato por 100 dias, efetuou-se, no próprio vaso, a semeadura da soja (Glycine max L.), espécie utilizada como bioindicadora da presença do picloram. A espécie Eleusine coracana mostrou ter capacidade de remediar solos contaminados com o herbicida picloram. A partir de 172 plantas m-2, aumentos na densidade populacional da espécie fitorremediadora não proporcionaram redução de carryover do herbicida picloram sobre a cultura da soja semeada em sucessão.

Efeitos da depleção de nitrogênio sobre a biomassa e produção lipídica lipídica de três espécies de microalgas fitoplânticas

O uso de lipídios obtidos a partir da biomassa de microalgas tem sido descrito como uma alternativa promissora para a indústria petro-diesel e envolve etapas como o cultivo de microalgas, separação da biomassa e extração de lipídios. Para viabilizar a produção em larga escala, é necessário selecionar as espécies mais produtivas, diminuir os custos de produção e determinar as condições ideais de cultivo. Os gêneros Chlorella, Desmodesmus e Ankistrodesmus apresentam características favoráveis à produção comercial, tendo sido então selecionada uma espécie de cada no presente trabalho. O objetivo do estudo foi avaliar diferentes condições de cultivo de Ankistrodesmus fusiformis, Chlorella vulgaris e Desmodesmus spinosus visando o aumento da produtividade em biomassa e lipídios totais. As algas foram identificadas e cultivadas em laboratório, em condições controladas de temperatura a 26ºC (±1), aeração por borbulhamento à pressão ambiente e luminosidade fornecida por lâmpadas fluorescentes, com intensidade de 47,25 μmol de fótons m-2.s-1 (3500 lux), fotoperiodo de 12h e pH 7, sob duas concentrações estressantes de nitrato de sódio (0,10 g/L e 0,05g/L). Os cultivos duraram em média 16 dias, sendo as curvas de crescimento construídas com dados de espectrofotometria óptica coletados a cada 48h, e a biomassa obtida ao final do cultivo por centrifugação e liofilização de cada unidade experimental. Para extração dos lipídios totais, foi utilizada a mistura de clorofórmio: metanol (1:2), segundo a metodologia de Bligh & Dyer (1959). Os tratamentos de estresse em D.spinosus resultaram em maior acúmulo lipídico, com aumento de até 149,7%, porém com drástica diminuição do crescimento e biomassa. Em C. vulgaris, nos tratamentos de estresse, verificou-se apenas ligeiro aumento do peso seco e teor de lipídios, não havendo diferença significativa entre os tratamentos e o controle. Da mesma forma, A.fusiformis não mostrou respostas significativas ao estresse pela redução de nitrato de sódio do meio, havendo ligeira diminuição do conteúdo lipídico e aumento do crescimento e biomassa. Com respostas diferentes para cada espécie estudada, evidencia-se a necessidade do conhecimento da fisiologia e autoecologia da cepa a ser cultivada em escala comercial visando à produção de ácidos graxos para fins de biodiesel.

Slow-release and organic fertilizers on early growth of Rangpur lime

Slow-release and organic fertilizers are promising alternatives to conventional fertilizers, as both reduce losses by leaching, volatilization and problems of toxicity and/or salinity to plants. The objective of this work was to evaluate the effect of different rates of the organic fertilizer Humato-Macota® compared with the slow-release fertilizer Osmocote® on the growth and nitrogen content in the dry matter of Rangpur lime. A field experiment was conducted in a factorial completely randomized design with an additional treatment (4 x 4 +1). The first factor consisted of four Humato­Macota® rates (0, 1, 2, and 3%) applied to the substrate; the second factor consisted of the same Humato-Macota® concentrations, but applied as fortnightly foliar sprays; the additional treatment consisted of application of 5 kgm-3 Osmocote® 18-05-09. Means of all growth characteristics (plant height, total dry matter, root/shoot ratio and leaf area) and the potential quantum yield of photosystem II (Fv/Fm) were higher when plants were fertilized with the slow-release fertilizer. The organic fertilizer applied alone did not meet the N requirement of Rangpur lime.

Zinc supplementation, production and quality of coffee beans

Besides its importance in the coffee tree nutrition, there is almost no information relating zinc nutrition and bean quality. This work evaluated the effect of zinc on the coffee yield and bean quality. The experiment was conducted with Coffea arabica L. in "Zona da Mata" region, Minas Gerais, Brazil. Twelve plots were established at random with 4 competitive plants each. Treatments included plants supplemented with zinc (eight plots) and control without zinc supplementation (four plots). Plants were subjected to two treatments: zinc supplementation and control. Yield, number of defective beans, beans attacked by berry borers, bean size, cup quality, beans zinc concentration, potassium leaching, electrical conductivity, color index, total tritable acidity, pH, chlorogenic acids contents and ferric-reducing antioxidant activity of beans were evaluated. Zinc positively affected quality of coffee beans, which presented lower percentage of medium and small beans, lower berry borer incidence, lower potassium leaching and electrical conductivity, higher contents of zinc and chlorogenic acids and higher antioxidant activity in comparison with control beans.

Kinetics of solute leachate from imbibing Caesalpinia echinata Lam. (Brazilwood) seeds

The electrical conductivity of leachates from imbibing seeds has been used as a vigor test for several species. The adaptation of this methodology to different species requires knowledge on the leaching kinetics of electrolytes. For Brazilwood seeds, the classic method was not satisfactory and rapid tests are essential because they have low storage capacity at room temperature. Leaching kinetics during seed imbibition is a function of physiological quality, presence or absence of seed coat, imbibing temperature and the initial moisture content of seed. In this study, the electrolyte leaching rate of six different categories of seeds, from two regions, was evaluated in seeds with and without seed coat and incubated with different moisture contents and at different temperatures. The results showed that the electrolyte leaching rate in Brazilwood seeds is independent of the physiological quality, the presence or absence of seed coat and imbibition temperature, but these factors changed the total amount of electrolytes leached. The leaching rate increased in the first few minutes of imbibition, suggesting that the adjustment of the methodology must consider the reduction in imbibition time, reduction in temperature, use of a controlled and slower pre-imbibition, and replacement of the imbibition solution after the first few minutes.

Cytogenetic and identification of the nucleolus organizer region in Heliconia bihai (L.) L.

The genus Heliconia is not much studied and the number of existing species in this genus is still uncertain. It is known that this number relies between 150 to 250 species. In Brazil, about 40 species are native and known by many different names. The objective of this paper was to characterize morphometrically and to identify the NOR (active nucleolus organizer regions) by Ag-NOR banding of chromosomes of Heliconia bihai (L) L. Root meristems were submitted to blocking treatment in an amiprofos-methyl (APM) solution, fixed in methanol-acetic acid solution for 24 hours, at least. The meristems were washed in distilled water and submitted to enzymatic digestion with pectinase enzyme. The slides were prepared by dissociation of the root meristem, dried in the air and also on hot plate at 50°C. Subsequently, some slides were submitted to 5% Giemsa stain for karyotype construction and to a solution of silver nitrate (AgNO3) 50% for Ag-NOR banding. The species H. bihai has 2n = 22 chromosomes, 4 pairs of submetacentric chromosomes and 7 pairs of metacentric chromosomes, and graded medium to short (3.96 to 0.67 μM), with the presence of active NOR in pairs 1 and 2 and interphase cells with 2 nucleoli. These are the features of a diploid species.

Productivity of irrigated beans due to sources of stabilized nitrogen fertilizer and controlled release

ABSTRACT New nitrogen fertilizers are available in the market actually, however, does not have results on the efficiency of the Cerrado conditions. With that objective of this study was to evaluate the effect of urea including stabilized and controlled release urea on yield of irrigated common beans (Phaseolus vulgaris L) in no-tillage system. The experiment was conducted in the winter crop, at Embrapa Arroz e Feijão, in Santo Antônio de Goiás, State of Goiás, Brazil. The experimental design was randomized blocks, with five replicates. Treatments consisted of five N sources (urea, urea + NBPT, urea + polymer, ammonium sulphate, and ammonium nitrate) and a control (without N) being applied 20 kg ha-1 of N at sowing and 80 kg ha-1 onf N in topdressing. We evaluated the chlorophyll content in leaves of common beans, the leaf N content and dry mass weight (MSPA) in the flowering of common beans, the number of pods per plant, number of grains per pod, mass of 100 grains, grain yield and final stand of the common beans. The sources of nitrogen fertilizer did not influence, leaf N content, the mass of MSPA and the relative chlorophyll index of common beans. The use of polymerized urea and urea with urease inhibitor, did not produce increases in the number of grains per pod, number of pods per plant, mass of 100 grains and common beans yield compared to traditional sources of N, urea, ammonium sulfate and ammonium nitrate.

Impacts of vinasse and methods of sugarcane harvesting on the availability of K and carbon stock of an Argisol

ABSTRACT Soils of tropical regions are more weathered and in need of conservation managements to maintain and improve the quality of its components. The objective of this study was to evaluate the availability of K, the organic matter content and the stock of total carbon of an Argisol after vinasse application and manual and mechanized harvesting of burnt and raw sugarcane, in western São Paulo.The data collection was done in the 2012/2013 harvest, in a bioenergy company in Presidente Prudente/SP. The research was arranged out following a split-plot scheme in a 5x5 factorial design, characterized by four management systems: without vinasse application and harvest without burning; with vinasse application and harvest without burning; with vinasse application and harvest after burning; without vinasse application and harvest after burning; plus native forest, and five soil sampling depths (0-10 10-20, 20-30, 30-40, 40-50 cm), with four replications. In each treatment, the K content in the soil and accumulated in the remaining dry biomass in the area, the levels of organic matter, organic carbon and soil carbon stock were determined. The mean values were compared by Tukey test. The vinasse application associated with the harvest without burning increased the K content in soil layers up to 40 cm deep. The managements without vinasse application and manual harvest after burning, and without vinasse application with mechanical harvesting without burning did not increase the levels of organic matter, organic carbon and stock of total soil organic carbon, while the vinasse application and harvest after burning and without burning increased the levels of these attributes in the depth of 0-10 cm.

Development of membranes for purification of liquid effluents from stainless steel pickling

Este trabalho foi desenvolvido no âmbito de um projecto europeu intitulado: “Operational demonstration of innovative and sustainable nitrate elimination in stainless steel pickling by higher power biological denitrification technique” Projecto RESP-CT-2007-00047, tendo em vista o desenvolvimento de membranas para o tratamento de efluente resultante da decapagem do aço inox. Numa fase inicial foram desenvolvidas membranas compostas assimétricas pelo método de polimerização interfacial. Estas membranas foram produzidas utilizando uma membrana comercial de suporte em polietersulfona e os filmes selectivos de poliamiada foram formados por reacção entre 1,3,5-tri(clorocarboni)benzeno (TMC) e várias dinaminas: piperazina (PIP), N-(2-aminoetil)-piperazina (EAP), 1,4-bis(3-aminopropil)-piperazina (DAPP), 6-metil-1,3,5 triazina-2,4 diamina (MTC), Isoforodiamina (IPD) e Dietilenetriamina (DET). A elaboração de membranas de TFC (thin film composite) tinha como objectivo a retenção de sais do efluente resultante da decapagem do aço inox. No entanto, chegou-se a conclusão de que o principal problema do efluente não era a retenção dos sais, mas sim a retenção da matéria orgânica. Assim, já não era necessa´ria a produção de membranas compostas, mas apenas uma membrana suporte simples de microfiltração. Numa segunda fase procedeu-se a preparação da membrana suporte pelo método da inversão de fase, tendo-se testado vários tipos de polímeros: PVC (polyvinyl chloride), PEI (Polyetherimide) e um polímero termoplástico geral. A membrana seleccionada foi a de PEI, com base na sua permeabilidade à água destilada e ao efluente resultante das águas residuais da decapagem do aço inox. Todas as membranas elaboradas durante a realização deste trabalho foram testadas na célula de Berghof a uma pressão de 4bar e com agitação. O principal prâmetro estudado foi a permeabilidade da membrana.

Estudo da lixiviação de um concentrado de zinco

Neste trabalho estudou-se a lixiviação em meio sulfúrico do zinco e outros metais de valor de um concentrado zinco, tendo-se realizado ensaios de lixiviação à pressão atmosférica e em autoclave. Nos estudos de lixiviação utilizou-se o ião férrico (sulfato férrico) como agente oxidante e avaliaram-se os efeitos de diversas variáveis como a razão sólido/líquido, concentração do ião Fe (III), temperatura, a pressão de oxigénio e a presença de enxofre elementar na eficiência da lixiviação. Os ensaios de lixiviação em autoclave sob pressão de oxigénio foram realizados para verificar o efeito da manutenção da quantidade de Fe (III) na lixívia, por oxidação do Fe(II) com oxigénio. Os resultados obtidos mostraram que à pressão atmosférica para uma razão sólido/líquido de 5% foi possível lixiviar no máximo 59% de zinco e 22% de cobre com solução de 0,25 M de Fe2(SO4)3 e 0,50 M de H2SO4 em 2 horas a 60ºC e com uma razão sólido/líquido de 5% foi possível lixiviar no máximo 65% de zinco e 23% de cobre com uma solução de 0,5 M de Fe2(SO4)3 e 0,25 M de H2SO4 em 2 horas a 80ºC. Efectuar a lixiviação do concentrado de zinco sobre pressão de oxigénio permitiu aumentar a cinética da reacção de lixiviação, tendo sido possível lixiviar 97% de zinco e 48% do cobre em 2 horas de lixiviação com uma solução de 0,25 M Fe2(SO4)3 e 0,5 M H2SO4 a 95 ºC e a 6 bar de pressão de oxigénio (à entrada do reactor) com uma razão sólido/líquido de 5%. Utilizando razão sólido/líquido de 10 % foi possível lixiviar 93% de zinco e 54% do cobre com uma solução de 0,50 M Fe2(SO4)3 e 1,25 M H2SO4 a 95 ºC e a 6 bar de pressão de oxigénio, e para uma razão sólido/líquido de 20 % foi possível lixiviar 84% de zinco e 39% do cobre com uma solução de 0,11 M Fe2(SO4)3 e 2,00 M H2SO4 a 95 ºC e a 10 bar de pressão. As análises de difracção de Raios X efectuados aos resíduos de lixiviação revelaram que o enxofre era maioritariamente oxidado a enxofre elementar. Assim, para um dos ensaios de lixiviação em autoclave, verificou-se que a remoção com tetracloreto de carbono do enxofre elementar formado num primeiro andar de lixiviação (s/l=20%, 0,11 M Fe2(SO4)3 e 2,00 M H2SO4 a 95 ºC e a 10 bar de pressão) permitia aumentar a percentagem de zinco no segundo andar de 42 para 68%. Por último, o estudo do efeito da temperatura permitiu calcular como base nas velocidades iniciais do zinco a energia de activação para a lixiviação do zinco que foi de 39 ± 1.40 kJ/mol para a lixiviação em autoclave e de 38 ± 1.40 kJ/mol para a lixiviação à pressão atmosférica, o que é indicativo do controlo reaccional.

Study of Pt/MCM-22 based catalysts in the transformation of n-hexane: effect of rare earth elements and mode of platinum introduction

The bifunctional transformation of n-hexane was carried out over Pt/MCM-22 based catalysts. MCM-22 was synthesized and submitted to ion exchange with rare earth nitrate solutions of La, Nd and Yb, followed by Pt introduction. Three different methods were used to introduce about 1 wt% of Pt in the zeolite: ion exchange, incipient wetness impregnation and mechanical mixture with Pt/Al(2)O(3). The bifunctional catalysts were characterized by transmission electron microscopy and by the model reaction of toluene hydrogenation. These experiments showed that, in the ion exchanged sample, Pt is located both within the inner micropores and on the outer surface, whereas in the impregnated one, the metal is essentially located on the outer surface under the form of large particles. The presence of RE elements increases the hydrogenating activity of Pt/MCM-22 since the location of these species at the vicinity of metal particles causes modification on its electronic properties. Whatever the mode of Pt introduction, a fast initial decrease in conversion is observed for n-hexane transformation, followed by a plateau related to the occurrence of the catalytic transformations at the hemicages located at the outer surface of the crystals. The effect of rare earth elements on the hydrogenating function leads to a lower selectivity in dibranched isomers and increased amounts of light products.

Estudo do desempenho de betões com incorporação de agregados finos provenientes de resíduos industriais

A crescente preocupação relacionada com a sustentabilidade ambiental e o risco de esgotamento de recursos naturais, tem levado à necessidade de encontrar novos materiais e novas técnicas construtivas. Nesse pressuposto, o presente trabalho tem como principal objetivo avaliar a viabilidade de utilização de resíduos provenientes de indústrias da região (lamas de cal e cinzas de biomassa) em produção de betões que possam vir a ser utilizados na construção civil. Neste sentido, desenvolveu-se uma campanha experimental com o intuito de comparar desempenho de sete tipos diferentes de betões: um de referência e seis com taxas de substituição de 20, 50 e 100% de agregados finos naturais por cinzas de biomassa e lamas de cal. A composição dos diferentes betões foi determinada pelo método de Faury, cumprindo-se as exigências na norma NP EN 206-1. O desempenho dos betões foi avaliado através da análise dos resultados de ensaios sobre o betão fresco (consistência, massa volúmica e teor de ar) e sobre o betão endurecido (massa volúmica, resistência à compressão, resistência à tração por compressão diametral, absorção de água por capilaridade e absorção de água por imersão). No presente trabalho, procedeu-se, também, à realização de ensaios químicos aos betões produzidos (lixiviação). No final do trabalho é feita uma discussão dos resultados experimentais e são evidenciadas as principais conclusões deste estudo.

Avaliação do efeito da luz e temperatura no crescimento in vitro de Ulva rigida C. Agardh (Chlorophyta, Chlorophyceae)

Dissertação de Mestrado em Biodiversidade e Biotecnologia Vegetal