Origin of needle fibre calcite (NFC) : a geochemical approach

ABSTRACTNeedle fibre calcite (NFC) is one of the most widespread habits of pedogenic calcite. It is a monocrystal of calcite, in the shape of a needle, with a diameter of one micron and a length between 4 and 103 times its width. NFC occurs in soils with different macroscopic and microscopic morphologies. Macroscopically, two main habits of NFC exist: "cotton ball'Mike clusters and as "powder" coating on pebbles inside the soil. It can also act as nucleation sites for precipitation of calcite cements of purely physicochemical origin (LCC - Late Calcitic Cement). Although many studies have been conducted on needle fibre calcite, its origin remains a subject of debate. The NFC having never been reproduced in the laboratory whatever the considered approach, the processes responsible for its precipitation as a so particular morphology remain unexplained. The shift between the length orientation of the needle crystal and the normal axis of calcite growth (c-axis) is also unresolved.Samples taken in two soils observed in quarries (Villiers and Savagnier) in the Swiss Jura Mountains are used to investigate the processes involved in the formation of these calcite crystals in pedogenic environments. Three groups of microscopic morphologies are distinguished: (i) simple needles (SN), (ii) simple needles with overgrowths (SNO), and (iii) simple needles with nanofibres (SNN), nanofibres being either organic or mineral in nature. These groups correspond to different stages in the formation and evolution of NFC.Comparison of carbon and oxygen isotope compositions of NFC with LCC, in relationship with the composition of the carbonate host rock (CHR), and the carbon isotope signature of dissolved inorganic carbon (DIC) from the soil waters, indicates that both NFC and LCC are precipitated in isotopic equilibrium with the soil solution. Similar Ô13C and Ô180 values of the elongated NFC and the rhombohedral calcite crystals of the LCC suggest that the precipitation of these different calcite habits is not due to changes in physicochemical conditions. The growth of NFC crystals inside an organic mould formed by the fungal hyphae could explain the formation of calcite ciystals in the shape of a needle in isotopic equilibrium with the local environment.Strontium and calcium isotope compositions of the three microscopic groups of NFC and LCC were also studied, in order to determine the origin of calcium (Ca2+) entrapped in the calcite lattice and to elucidate the processes responsible for the precipitation of NFC. The 87Sr/86Sr ratio of the SN is closer to the 87Sr/86Sr ratio of the carbonate host rock than the LCC, SNO, and SNN. This could be another clue for the formation of SN inside fungal hyphae, because fungi are known to dissolve the rocks to release and translocate through their hyphae nutrients necessary for their growth. SN and SNN are depleted in Sr and enriched in ^Ca compared to the LCC. In the context of Villiers quarry, where the two ciystal shapes precipitate at similar temperature (in a range of 0,6°C), such variations are the result of a slower precipitation rate of NFC, which is inconsistent with a purely physicochemically precipitated elongate crystal.Finally, NFC is enriched in major and trace elements (i.e. Fe, Zn, Cu, and Mo) compared to the LCC. This enrichment is ascribed to modification in precipitation processes between the NFC and LCC. Right now, it is not possible to preclude the influence of the particular shape of NFC or the biological influence. REEs are not fractionated in NFC, contrary to LCC. Thus, NFC does not precipitate from a percolation solution circulating downward the soil, which should lead to the fractionation of the REEs. As explained above, fungi, are able to dissolve and translocate nutrients. This kind of processes allows releasing elements in the soil solution without fractionation and could explain the particular chemical signature of NFC regarding the REEs.The geochemical approach to investigate the origin of NFC presented in this study does not allow providing direct clues to the fungal origin of NFC, but brings several new insights in the understanding of the formation of such a particular mineral, calcite needles, by precluding definitively their physicochemical origin.RESUMELa calcite en aiguilles (NFC) est l'une des formes les plus ubiquiste de calcite pédogénique. Il s'agit d'un monocrystal de calcite d'un diamètre d'un micron et d'une longueur 4 à 102 fois supérieure à sa largeur. A l'échelle macroscopique, la NFC a été observée sous deux principaux aspects : l'une « cotonneuse » et l'autre formant un mince croûte autour des graviers du sol. La NFC peut également servir de support à la nucléation de ciments secondaires précipités de manière purement physico-chimique (LCC). Malgré les nombreuses études menées sur la NFC, son origine demeure encore inconnue. A ce jour, aucune expérience en laboratoire n'a permis de créer de la calcite en aiguilles, et ce, quelque soit l'approche abordée. Par conséquent, les processus précis responsables de la précipitation calcite avec une telle morphologie restent inconnus. Le décalage existant entre l'axe d'allongement des aiguilles de calcite et l'axe normal de croissance de la calcite (axe c) reste inexpliqué.Des échantillons de NFC, LCC, roche mère, eau de pluie des différents horizons du sol ont été prélevés principalement au front de deux carrières de graviers, ainsi que dans un profil de sol adjacent à ces carrières, dans le but de mieux comprendre les processus à l'origine de la précipitation de calcite en forme d'aiguille. Trois micro-morphologies ont été distinguées: les aiguilles simples (SN), les aiguilles simples avec surcroissances calcitiques (SNO) et enfin les aiguilles simples avec nanofibres (SNN), celles-ci pouvant être de minérales ou organiques. Ces groupes, d'après nos résultats et les études antérieures pourraient correspondre à différentes étapes de formation de la calcite en aiguilles.Dans un premier temps, la comparaison des signatures isotopiques de la calcite en aiguilles, du LCC, de la roche mère et du carbone inorganique dissout dans la solution du sol (CID) indique que la NFC, tout comme le LCC, précipite en équilibre avec la solution du sol. Les valeurs similaires en Ô13C et δ180 de cristaux de calcite allongés (NFC) et rhombohédriques (LCC) formés dans un même milieu suggère que ces différences morphologiques ne peuvent pas être attribuées à des modifications purement physico-chimiques. La croissance de NFC à l'intérieur d'un moule organique comme les hyphes de champignons semble être la seule hypothèse plausible permettant d'expliquer la formation de monocrystaux allongés de calcite en équilibre avec leur environnement.La composition isotopique en strontium (Sr) et calcium (Ca) des LCC et des trois micro¬morphologies de la NFC ont été étudiées également, afin de déterminer l'origine du Ca2+ présent dans le réseau cristallin de la calcite en aiguilles, ainsi que les processus responsables de la formation de NFC. Les valeurs du rapport 87Sr/86$r de la forme SN sont les plus proches de celles de la roche mère par rapport aux formes SNN et SNO et du LCC. Ceci pourrait être un nouvel indice de l'implication des champignons dans la précipitation de calcite en aiguilles, puisqu'ils sont connus pour avoir la capacité de dissoudre les roches afin de libérer les nutriments nécessaires à leur croissance, ainsi que de les transloquer par leurs hyphes. De plus, les formes SN et SNN sont appauvries en Sr et enrichies en "Ca, comparativement au LCC. Dans le sol étudié, tous les carbonates de calcium précipitent à la même température, par conséquent, de telles variations sont dues à un taux de précipitation plus lent de SN et SNN, ce qui est contradictoire avec l'hypothèse physico-chimique. Pour finir, la NFC est enrichie en certains éléments majeurs et traces (i.e. Fe, Zn, Cu et Mo) par rapport au LCC. Ceci peut être attribué à différents processus de formation entre la NFC et le LCC. Pour le moment il est impossible d'exclure l'influence de la forme particulière de la NFC ou celle du champignon. Les terres rares (REEs) ne sont pas fractionnées dans la NFC, contrairement au LCC. Ceci peut être expliqué par le fait que la NFC précipite à partir d'une solution qui n'a pas percolé à travers le sol. Les champignons en dissolvant les roches mettent en solution éléments sans les fractionner. L'approche géochimique de l'étude de la calcite en aiguilles ne permets pas de produire des preuves directes sur sa potentielle origine fongique, mais permet de mieux comprendre comment un minéral aussi singulier que la NFC peut se former. D'autre pare cette étude permets d'exclure définitivement l'hypothèse physico-chimique de l'origine de la calcite en aiguilles

Modelling variation of needle density of Scots pine at high latitudes

[Abstract]

Intra-specific variation in cell wall constituents of needle age classes of Pinus sylvestris in relation to soil fertility status in Southwest England

Abstract

Yield and nutritional composition of oyster mushroom strains newly introduced in Bangladesh

The objective of this work was to evaluate yield and chemical composition of oyster mushroom strains newly introduced in Bangladesh. Strains of Pleurotus high‑king (strain PHK), P. ostreatus (strain PO2), and P. geesteranus (strains PG1 and PG3) were evaluated as to yield components and proximate composition. Pleurotus ostreatus was used as control. Pleurotus high‑king showed fastest growth of primordia, but moderate flush of effective fruiting bodies. Pleurotus geesteranus (PG1) showed higher economic yield and biological performance, and better chemical composition, especially in terms of protein and mineral contents. Pleurotus geesteranus (PG1) shows better performance than P. ostreatus (PO2), the most commercially cultivated edible species in Bangladesh, and, therefore, it should be recommended for commercial cultivation.

Cultivable mushroom growth-promoting bacteria and their impact on Agaricus blazei productivity

The objective of this work was to identify growth-promoting bacteria isolated from Agaricus blazei and to evaluate their effect on mushroom mycelial growth and productivity. A total of 56 A. blazei-associated bacterial isolates were obtained from casing soil and identified by 16S rRNA gene sequencing. Bacteria were evaluated as to phosphate-solubilization ability, nitrogen-fixation capability, and secretion of cellulase. Superior isolates were tested for their to effect on A. blazei productivity, micelial growth, and on the contents of the polysaccharide-protein complex and of N, P, K, Ca, and Mg. Bacterial isolates were identified as actinobacteria (60%), firmicutes (20%), and proteobacteria (20%). Among them, ten isolates had phosphate-solubilization ability, eight showed nitrogen-fixation capability, and 12 isolates promoted A. blazei mycelium growth. Bacterial inoculation reduces time till harvest in up to 26 days, increases fresh mushroom yield up to 215%, and increases total polysaccharide-protein complex content twofold when compared to the non-inoculated control. The actinobacteria group is the predominant A. blazei-associated phylum.

Entomopathogenic nematodes for the control of phorid and sciarid flies in mushroom crops

The objective of this work was to evaluate the efficacy of two nematodes, Steinernema feltiae and S. carpocapsae, to control mushroom flies and to evaluate the effect of these treatments on Agaricus bisporus production. Two mushroom cultivation trials were carried out in controlled conditions, in substrate previously infested with the diptera Megaselia halterata and Lycoriella auripila, with two treatments: 106infective juveniles (IJ) per square meter of S. feltiae and 0.5x106IJ m-2S. feltiae + 0.5x106IJ m-2S. carpocapsae. Another experiment was carried out using the same treatments to evaluate the possible nematode effect on mushroom yield. The number of adults emerging from the substrate was evaluated for each fly species. No decrease in the population of M. halterata was detected with nematode application, whereas the number of L. auripila was reduced in both treatments, particularly in the individual treatment with S. feltiae. The application of entomopathogenic nematodes has no adverse effect on mushroom production.

EFEITO DO CARBARYL SOBRE O 'RUSSETING' DA MAÇÃ (MALUS DOMESTICA BORKH.), CULTIVARES 'GALA', 'FUJI' E 'GOLDEN DELICIOUS'

O "russeting" da maçã caracteriza-se por uma camada de cortiça formada entre as células da epiderme e que dá um aspecto de rugosidade à superfície do fruto, depreciando-o para a comercialização. O raleio de frutos é uma prática cultural bastante difundida entre os produtores de maçã. Pode ser efetuada manualmente, quimicamente ou pela associação de ambos. Dentre os produtos mais usados para raleio químico, estão o ácido naftaleno acético (ANA) e o carbaryl, um inseticida carbamato, conhecido comercialmente como Sevinâ. Há duas formulações de carbaryl no mercado brasileiro, mas não existem dados de pesquisa suficientes que permitam escolher a formulação mais adequada. Há citações de que o carbaryl pode causar "russeting" em maçãs. O objetivo deste trabalho foi testar as duas formulações de carbaryl existentes no mercado, quanto ao seu efeito sobre o "russeting" nas maçãs. Os experimentos foram conduzidos em Fraiburgo e em Caçador, Santa Catarina, Brasil. Foram avaliadas duas concentrações, 500 ppm e 1.500 ppm de carbaryl. Foram testadas duas formulações, uma em pó-molhável com 85% de i.a. e outra em suspensão concentrada com 48% de i.a. Como a incidência de "russeting" varia entre cultivares, testou-se em 'Gala', 'Fuji' e 'Golden Delicious', que são as três mais importantes no mercado brasileiro. Os resultados mostraram que: 1) A ocorrência de "russeting" para as três cultivares foi maior em Fraiburgo do que em Caçador; 2) O carbaryl, na formulação solução concentrada, causou mais "russeting" em 'Golden Delicious', em Caçador, indicando que o seu uso deve ser evitado para essa cultivar, dando-se preferência à formulação pó-molhável; 3)Tanto a formulação quanto a concentração de carbaryl não afetaram a incidência de "russeting" nas cultivares 'Gala' e 'Fuji' nos dois locais.

Caracterização do estádio de maturação do papaia 'Golden' em função da cor

A mudança de cor da casca é uma das variáveis físicas mais utilizadas para avaliar os estádios de maturação de frutas. O mamão apresenta a característica de mudança gradual da cor da casca de verde para amarela. Essa mudança gradual e de maneira desuniforme dificulta a utilização de escalas nominais que estão sujeitas à interpretação e fadiga do observador. Neste trabalho, foram realizadas leituras no papaia 'Golden' tipo exportação. Neste trabalho, foram realizadas leituras dos parâmetros L, a, b e refletância da casca em 100 frutos para os estádios de maturação 2; 3; 4 e 5. Os resultados obtidos indicaram que os parâmetros de Hunter a e b e refletância na casca na região do amarelo e alaranjado são promissoras como medidas físicas objetivas para avaliar os estádios de maturação do papaia 'Golden'.

Uso de atmosfera controlada para conservação pós-colheita do mamão 'Golden'

Frutos de mamoeiro 'Golden' colhidos no estádio 3 de maturação foram armazenados sob controle de atmosfera (3%O2 e 3%CO2 , 3%O2 e 6%CO2 ou 8%CO2 , 5%O2 e 8%CO2) e sob atmosfera ambiente (70% ou 90% U.R.), por 20 ou 25 dias, seguidos de mais 5 dias em atmosfera ambiente, a 10º C. Após 4 dias a 22º C não se verificaram muitas diferenças entre tratamentos, porém o maior teor de sólidos solúveis em frutos armazenados sob 3%O2/3%CO2, e os maiores índices de maturidade nos frutos armazenados sob 3%O2/6%CO2, por 20 dias, sugerem que novos estudos possam ser realizados adotando-se tais concentrações.

Armazenagem em atmosfera modificada passiva de carambola azeda (Averrhoa carambola L.) cv. 'Golden Star'

Este trabalho avaliou o efeito das embalagens de polietileno de baixa densidade (PEBD), em diferentes espessuras, no prolongamento da vida útil pós-colheita de carambolas cv. 'Golden Star'. Os frutos foram colhidos fisiologicamente maturos, sendo selecionados pela ausência de defeitos e acondicionados nas embalagens de PEBD, constituindo os seguintes tratamentos: T1 - controle (sem embalagem); T2 - PEBD de 6 mim; T3 - PEBD de 10 mim; T4 - PEBD de 15 mim. Os frutos foram armazenados a 12 +/- 0,5 ºC e 95 +/- 5% de UR, por 45 dias, e mais 5 dias a 22 +/- 3ºC e 72 +/- 5% de UR. Vinte e quatro horas após a colheita e a cada nove dias, amostras eram retiradas do armazenamento refrigerado (AR), mantidas por 12 horas em condições ambiente (22 +/- 3ºC e 72 +/- 5% UR) e analisadas quanto à firmeza de polpa (FP), à perda de massa fresca, à coloração da epiderme, aos sólidos solúveis totais (SST), à acidez total titulável (ATT) e à ocorrência de distúrbios fisiológicos. Realizou-se também uma análise sensorial ao final do experimento. A maior firmeza de polpa e acidez total titulável, o melhor padrão de coloração, o menor conteúdo de sólidos solúveis totais, a ausência de manchas e podridões, e a melhor aceitabilidade pelos julgadores foram obtidos com os frutos acondicionados em embalagens de 10 mim.

Qualidade de carambolas azedas cv. 'Golden Star' tratadas com CaCl2 por imersão e armazenadas sob refrigeração

No presente trabalho, avaliou-se o efeito de diferentes concentrações de CaCl2 aplicadas na pós-colheita de carambolas cv. 'Golden Star, durante o armazenamento refrigerado (AR). Os frutos colhidos fisiologicamente maturos foram selecionados pela ausência de defeitos e imersos em soluções de CaCl2, em diferentes concentrações, em temperatura ambiente (22 °C) por 20 minutos. Após aplicação dos tratamentos T1 - controle (0% de CaCl2); T2 - CaCl2 a 1%; T3 - CaCl2 a 2%; T4 - CaCl2 a 3%, e T5 - CaCl2 a 4%, os frutos foram colocados em câmara frigorífica, por 35 dias, a 12 ± 0,5ºC e 95 ± 3%, e mais 3 dias a 22 ± 3°C e 72 ± 5% de umidade relativa (UR). 24 horas após a colheita e a cada sete dias, amostras foram retiradas da AR, mantidas por 12 horas em condições ambiente (22 ± 3°C e 72 ± 5% UR) e analisadas quanto ao teor de cálcio na polpa, perda de massa fresca, coloração da epiderme, firmeza de polpa (FP), sólidos solúveis totais (SST), acidez total titulável (ATT) e a ocorrência de distúrbios fisiológicos. Ao final do experimento, foi feita uma análise sensorial. Observou-se que os frutos imersos em solução de CaCl2 a 2% apresentaram menor perda de massa fresca e maior firmeza de polpa. As carambolas deste tratamento também não apresentaram manchas e podridões e foram preferidas pelos julgadores no teste de preferência. Os sólidos solúveis totais, a acidez total titulável e a coloração não apresentaram diferença estatística entre os tratamentos. Na análise de teores de cálcio adsorvido pelos frutos, determinou-se que quanto, maior a concentração da solução de CaCl2 aplicada, maior a concentração de cálcio presente na polpa.

Injúria pelo frio em frutos de mamoeiro (Carica papaya L.) cv 'Golden'

Os sintomas da injúria pelo frio em frutos de mamoeiro cv 'Golden' foram investigados neste trabalho.Os frutos apresentando de 10% a 15% de coloração amarela na casca, foram classificados na linha de operação de embalagem da Caliman Agrícola S.A (Linhares-ES) e após receberam tratamentos térmicos e químicos. Os frutos foram embalados com filmes plásticos e estocados a 6ºC e 13ºC (85-95% UR) em uma incubadora (BOD) por 30 dias. Em intervalos de tempo definidos, seis frutos foram analisados quanto à firmeza, mudança de cor e aparência. A firmeza foi analisada tanto na região mais externa quanto na região mais interna do mesocarpo. De acordo com os resultados encontrados, os frutos estocados a 6ºC apresentaram os sintomas de escurecimento da casca entre o sexto e o décimo segundo dia de estocagem e também não perderam a cor verde após trinta dias de estocagem, conforme identificado pelos parâmetros de Hunter L (luminosidade), Hunter a (degradação da clorofila) e Hunter b (amarelecimento). A firmeza foi drasticamente reduzida nos seis primeiros dias de estocagem nas duas temperaturas. Contudo, ela permaneceu mais elevada na parte externa do mesocarpo durante todo o período de estocagem à 13ºC. Os frutos estocados à 6ºC mostraram um aumento na firmeza, nas duas partes do mesocarpo, entre o sexto e o décimo oitavo dia de armazenamento devido à incidência da injúria pelo frio.

Emissão de etileno e de CO2 em mamão 'Sunrise Solo' e 'Golden'

Frutos de mamoeiro 'Sunrise Solo' e 'Golden' foram armazenados a 10º C e a 25º C e monitorados diariamente quanto às emissões de CO2 e de C2H4, observando-se a evolução do índice de cor de casca. A não-alteração do índice de cor de casca, ao longo dos 20 dias de conservação a 10º C, refletiu a influência da refrigeração na retenção do metabolismo dos mamões. Houve dois incrementos da respiração e da emissão de etileno, no quarto dia e entre o oitavo e o nono dia, nos frutos armazenados a 25º C. A temperatura de 10º C deteve a respiração climatérica do mamão e a emissão de etileno, comprovando que o seu metabolismo se reduz, permitindo que os frutos apresentem aspecto imaturo após 20 dias de armazenamento.