Integrated control of nitrate recirculation and external carbon addition in a predenitrification system

The integrated control of nitrate recirculation and external carbon addition in a predenitrification biological wastewater treatment system is studied. The proposed control structure consists of four feedback control loops, which manipulate the nitrate recirculation and the carbon dosage flows in a highly coordinated manner such that the consumption of external carbon is minimised while the nitrate discharge limits (based on both grab and composite samples) are met. The control system requires the measurement of the nitrate concentrations at the end of both the anoxic and the aerobic zones. Distinct from ordinary control systems, which typically minimise the variation in the controlled variables, the proposed control system essentially maximises the diurnal variation of the effluent nitrate concentration and through this maximises the use of influent COD for denitrification, thus minimising the requirement for external carbon source. Simulation studies using a commonly accepted simulation benchmark show that the controlled system consistently achieves the designated effluent quality with minimum costs.

Adubação foliar com macro e micronutrientes no crescimento de mudas micropropagadas do abacaxizeiro cv. Gold [Ananas comosus (L.) Merrill] em diferentes recipientes

Parte da Dissertação do primeiro autor, apresentada ao Centro de Ciências Agrárias da Universidade Federal do Espírito Santo/PPGPV, Alegre-ES, como parte das exigências para obtenção do grau de Mestre em Produção Vegetal/Fitotecnia.

Formas de aplicação de inoculante e seus efeitos sobre a nodulação da soja

Atualmente, tem-se difundido a aplicação de inoculante no sulco de semeadura na cultura da soja, mas há poucas informações que dão suporte a essa prática e comprovam sua eficiência em diferentes ambientes manejados sob plantio direto. Este trabalho teve como objetivo avaliar a viabilidade da aplicação de inoculantes na cultura da soja, via semente e sulco de semeadura, em solo já cultivado ou não com soja. Foram realizados dois experimentos em campo a partir de dezembro de 2004 em Latossolo Vermelho-Amarelo, seguindo o mesmo método e tratamentos, porém em dois locais distintos, com ou sem cultivo anterior de soja. Foram testados oito tratamentos: (1) inoculação via semente (inoculante + fungicida + micronutriente); (2) sem inoculação (fungicida + micronutriente); (3) testemunha (semente pura, sem tratamento); (4) aplicação no sulco-dose 1 (dose do inoculante recomendada no sulco); (5) aplicação no sulco-dose 2 (duas vezes a dose recomendada no sulco); (6) aplicação no sulco-dose 3 (três vezes a dose recomendada no sulco); (7) sulco-dose 1 + inoculação via semente; e (8) adubação com N (200 kg ha-1 N). Foram avaliados massa de matéria seca de nódulos e número de nódulos totais e nódulos viáveis e não-viáveis aos 30 e 75 dias após emergência. A melhor nodulação foi obtida com aplicação de inoculante + fungicida + micronutriente via semente no solo ainda não cultivado. No solo previamente cultivado com soja, destacaram-se os tratamentos uma e duas vezes a dose do inoculante no sulco. Menores valores de massa seca de nódulos na soja foram obtidos no tratamento com adubação mineral. A aplicação via sulco do inoculante mostrou-se uma prática viável, em razão da semelhança dos resultados obtidos com a aplicação tradicional via semente.

Crescimento, teores e acúmulo de nutrientes em plantas de milho fertirrigadas com água residuária do beneficiamento de frutos de café

A cultura do cafeeiro sempre ocupou lugar de destaque na economia do país, dada sua importância na área econômica e social, buscando cada vez mais, um mercado diferenciado, com novas tecnologias para a melhoria da qualidade da bebida. A atividade de lavagem e despolpa de frutos do cafeeiro, necessária para a redução do custo de secagem e a melhoria da qualidade de bebida, é geradora de grandes volumes de resíduos sólidos e líquidos, ricos em material orgânico e inorgânico. A água residuária da atividade de beneficiamento do café (ARC) é gerada anualmente em grande volume no Espírito Santo, e aliado aos nutrientes existentes nesse efluente indica a sua viabilidade de reaproveitamento na fertirrigação de culturas agrícolas. O objetivo do presente trabalho foi avaliar o efeito de diferentes doses de água residuária de café no crescimento, na absorção e interação entre nutrientes e no estado nutricional do milho. Para tanto, foi conduzido um experimento em casa de vegetação utilizando-se o delineamento experimental inteiramente casualizado, onde foram aplicadas 7 doses de ARC, com 3 repetições, em unidades experimentais constituídas por vasos com 2 dm³ de solo. As doses foram equivalentes a 0,00, 15,17, 30,35, 45,52, 60,70, 75,87 e 91,05 litros de ARC por m² de solo. Realizou-se a semeadura de cinco sementes de milho híbrido BR 206 por vaso e cinco dias após a germinação das plantas foi feito o desbaste, mantendo-se três plantas por vaso. Aos trinta dias após a germinação determinou-se o diâmetro do caule (DC), área foliar (AF), matéria seca da parte aérea (MSPA), matéria seca do sistema radicular (MSR), relação parte aérea/raiz (MSPA/MSR), razão massa radicular (matéria seca raiz/matéria seca total) e razão área foliar (área foliar/matéria seca total). Na parte aérea das plantas foi determinado os teores dos macronutrientes (N, P, K, Ca, Mg e S). Os dados foram submetidos a análise de variância e as variáveis em função das doses de ARC submetidas a análise de regressão. Para as variáveis dependentes foi calculado o coeficiente de correlação linear de Pearson. A ARC serviu como fonte de nutrientes para as plantas de milho, aumentou o rendimento da maioria das variáveis de crescimento e os teores de N, K e S. Porém diminuiu o teor de Ca, Mg e P da parte aérea das plantas além de indicar que altas doses promovem desbalanceamento na relação entre nutrientes.

Efeitos dos ácidos húmicos provenientes de aterro sanitário em plantas

O processo de tratamento biológico dos lixiviados de aterros sanitários resulta na geração de grandes quantidades de lodo, caracterizados por conterem altas taxas de matéria orgânica. Por meio do fracionamento químico da matéria orgânica são obtidos os ácidos húmicos (AH), fração de comprovada eficiência sobre o crescimento vegetal, promovendo melhorias no desenvolvimento das plantas. Este trabalho teve como objetivo caracterizar quimicamente os AH extraídos do lodo de lixiviado de aterro sanitário e avaliar os efeitos da aplicação de diferentes doses dos AH por meio de análises biológicas em plantas, visando minimizar os potenciais riscos da utilização do lodo in natura. Por meio de caracterizações químicas, o ácido húmico apresentou elevados teores de carbono e nitrogênio, podendo constituir uma importante fonte de nutrientes para as plantas. Além disso, foram observadas alterações nas taxas de absorção, na bioconcentração e na translocação de alguns nutrientes. Com relação à análise das enzimas antioxidantes, foi possível observar aumento na atividade de algumas enzimas com a aplicação de diferentes doses de AH. Além disto, foram constatadas alterações citogenéticas por meio da análise de células meristemáticas e F1 de Allium cepa. Influências sobre o crescimento da planta também são reportadas, por meio de aumentos expressivos na área radicular e na altura de Zea mays. Em geral, os dados de crescimento revelaram um maior investimento da planta na parte aérea, provavelmente associado com a melhor eficiência do sistema radicular. Além disso, também foram reportadas alterações na espessura da epiderme. Neste contexto, apesar dos benefícios nutricionais e da comprovada atuação dos AH sobre o metabolismo vegetal, os seus efeitos biológicos sobre enzimas do estresse oxidativo e a sua capacidade citotóxica precisam ser melhor investigados. Devido à complexidade do resíduo, a utilização de análises químicas, genéticas, enzimáticas, fisiológicas e anatômicas foi uma importante ferramenta para a avaliação da possível aplicação dos ácidos húmicos em plantas.

Ácidos húmicos extraídos do lodo de esgoto sanitário e seus efeitos em plantas

O lodo de esgoto possui alto teor de matéria orgânica porém, também estão presentes diferentes poluentes e patógenos. Desta forma, neste trabalho foi extraído ácido húmico (AH) o qual é um composto resultante do fracionamento de substâncias húmicas que compreendem um grupo de compostos de carbono gerados na decomposição de resíduos orgânicos que sofrem ressíntese formando o húmus. O ácido húmico promove diversos benefícios nos vegetais, como crescimento, elongação celular, tolerância a estresses e aumento da permeabilidade da membrana plasmática. Com base nestas características, o presente trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos citogenéticos (ensaio Allium cepa), fisiológicos, anatômicos e bioquímicos do ácido húmico do lodo de esgoto sanitário. Foi realizada caracterização elementar do material para a definição das doses. Após 20 dias de tratamento, foram realizadas coletas do material e, posteriormente, analisadas. A caracterização química do AH indicou-o como bom condicionador para culturas apresentando elevadas taxas de C, H e N. Não foi observado efeito de toxicidade, citotoxicidade, genotoxicidade e mutagenicidade do AH. Foi verificado aumento expressivo de todos os pigmentos fotossintéticos vegetais nas concentrações mais altas (2 mM C L-1 e 4 mM C L-1). Houve aumento da expressão da ATPAse em todos os tratamentos e das enzimas do estresse oxidativo (CAT, SOD, APX, GST) em diferentes concentrações. A integração destas análises permitiu concluir que o ácido húmico do lodo de esgoto pode ser utilizado como adubo orgânico, pois foi observado benefícios no vegetal tais como maior crescimento vegetal e aumento da atividade nas enzimas do estresse oxidativo.

Cobertura permanente de solo com leguminosas herbáceas perenes no cultivo de bananeiras no médio Vale do Jequitinhonha

A região da Caatinga é caracterizada pelas altas temperaturas durante o ano e má distribuição das chuvas. Em virtude desses fatores de clima regional, tem-se a necessidade de adoção por práticas que elevem à eficiência e sustentabilidade agrícola local. Assim, objetivou-se avaliar a aptidão de leguminosas herbáceas perenes como cobertura permanente de solo no cultivo de bananeira. Foram conduzidos três experimentos, para avaliação das leguminosas, utilizou-se um delineamento experimental em blocos casualizados, com quatro repetições, em esquema de parcelas subdivididas no espaço e para algumas variáveis, sub-subdividida no tempo, sendo: Fator “A” os dois diferentes ambientes de plantio: municípios de Itaobim/MG e Virgem da Lapa/MG; Fator “B”, nas subparcelas, dois manejos de cobertura do solo e para algumas variáveis, três manejos, constituídos pelas leguminosas: cudzu tropical (Pueraria phaseoloides) calopogônio (Calopogonium mucunoides) e solo descoberto (solo capinado); Fator “C” épocas de coleta de dados. Para avaliação das bananeiras, foram dois experimentos em blocos casualizados, com quatro repetições, em esquema de parcelas sudivididas no espaço, sendo: nas parcelas, fator “A” constituído por três manejos de cobertura do solo, pelas leguminosas: cudzu tropical e o calopogônio, e solo descoberto (solo capinado); fator “B”, nas subparcelas, plantas de bananeiras em três idades morfofisiológicas (diferentes ciclos e tamanhos); Para algumas variáveis que foram submetidas a coletas periódicas, utilizou-se o esquema de parcelas subsubdivididas no tempo, acrescentando-se o fator “C”, datas das coletas nas sub-subparcelas, tendo como referência os dias após semeadura (DAS) das leguminosas. Foram avaliadas as seguintes variáveis: taxa de cobertura do solo; potencial de deposição de folhas e a ciclagem de nutrientes; capacidade de inibição da vegetação espontânea; conservação da temperatura e promoção da retenção de umidade do solo. Também foi avaliado o crescimento vegetativo e produtividade das bananeiras. Como resultados principais, notou-se que as leguminosas proporcionaram eficiente cobertura do solo, o calopogônio apresentou o maior acúmulo de N, P, K, e Ca, via deposição de material senescente, tal como maior inibição das plantas espontâneas nos pomares de bananeiras. Essa cobertura também promoveu uma eficiente redução da temperatura do solo, possibilitando menor variação térmica nas camadas de maior concentração radicular da bananeira, e consequentemente, obtendo maior acúmulo de umidade no solo. As bananeiras cultivadas sobre coberturas vivas de solo apresentaram aumento gradativo no crescimento e peso de cacho. Os resultados reforçam o potencial uso dessas espécies na fruticultura, principalmente em regiões de severas restrições hídricas, como forma de adubação e otimização de diversos processos biológicos em seu ambiente de cultivo.

Potássio : fontes alternativas, tratamentos térmicos e disponibilidade para plantas de milho (Zea Mays L.)

Nosso país é um dos principais produtores agrícolas do mundo e altamente dependente da importação de fertilizantes, principalmente o potássio. Visando reduzir essa dependência, materiais provenientes de rochas para fornecimento desse elemento estão sendo testados. Este estudo foi divido em dois experimentos: um experimento em laboratório e um em casa de vegetação. O experimento em laboratório teve por objetivo avaliar os diferentes tipos de tratamentos térmicos e extratores, associados a fontes alternativas de potássio, no aumento da disponibilidade de K. O ensaio foi realizado num delineamento experimental inteiramente casualizado num esquema fatorial 4 x 5 x 3, com quatro repetições. Os fatores estudados foram: quatro fontes alternativas de potássio (verdete, fonolito, gnaisse e granito); cinco tratamentos térmicos (radiação em forno micro-ondas; autoclavagem; aquecimento em forno mufla com resfriamento rápido; aquecimento em forno mufla com resfriamento lento; e o material in natura); e três extratores: água, ácido cítrico 2 % e solução Mehlich-1. As extrações foram realizadas utilizando 4 g das fontes alternativas, adicionando-se 40 mL de cada extrator, as amostras foram agitadas, centrifugadas, filtradas e avolumadas. Foram realizadas seis extrações sucessivas e determinada a concentração de potássio nos extratos. Os dados obtidos foram submetidos à análise de variância, sendo seus efeitos desdobrados em contrastes ortogonais. O experimento em casa de vegetação teve por objetivo avaliar o efeito da utilização de fontes alternativas de potássio, submetidas a tratamentos térmicos, no fornecimento de potássio para plantas de milho (Zea mays L.). O delineamento experimental adotado foi em blocos casualizados, em um esquema fatorial (3 x 5) + 1, sendo três fontes alternativas de K (verdete, fonolito e granito), submetidas à cinco diferentes tratamentos (aquecimento em forno mufla com resfriamento lento, aquecimento em forno mufla com resfriamento rápido, radiação em forno micro-ondas, autoclavagem, e o material in natura). As fontes alternativas foram comparadas com o cloreto KCl. Amostras de solo contendo 2 dm³ de TFSA, foram incubadas durante 20 dias. Após a adubação, em cada vaso foram aplicadas as fontes alternativas de potássio. Realizou-se o plantio com cinco sementes de milho e posterior desbaste, deixando três plantas por vaso. Decorridos 40 dias da semeadura, foi realizado o corte da parte aérea das plantas, a coleta de amostras de solo para análise dos teores de potássio e separação das raízes. Os dados obtidos foram submetidos à análise de variância e desdobrados em contrastes ortogonais. Observando os resultados obtidos nos experimentos de laboratório e casa de vegetação, podemos concluir que a fonte alternativa e proporcionou melhores resultados e que possui potencial agronômico para ser utilizada como fonte alternativa de potássio foi o fonolito. Utilizando o fonolito como fonte alternativa de nutrientes, o tratamento térmico que proporcionou melhores resultados foi o com aquecimento em forno mufla, principalmente quando o resfriamento foi realizado lentamente.

Lime and fertilizer recommendation system for coconut trees

Fertilizer recommendation to most agricultural crops is based on response curves. Such curves are constructed from field experimental data, obtained for a particular condition and may not be reliable to be applied to other regions. The aim of this study was to develop a Lime and Fertilizer Recommendation System for Coconut Crop based on the nutritional balance. The System considers the expected productivity and plant nutrient use efficiency to estimate nutrient demand, and effective rooting layer, soil nutrient availability, as well as any other nutrient input to estimate the nutrient supply. Comparing the nutrient demand with the nutrient supply the System defines the nutrient balance. If the balance for a given nutrient is negative, lime and, or, fertilization is recommended. On the other hand, if the balance is positive, no lime or fertilizer is needed. For coconut trees, the fertilization regime is divided in three stages: fertilization at the planting spot, band fertilization and fertilization at the production phase. The data set for the development of the System for coconut trees was obtained from the literature. The recommendations generated by the System were compared to those derived from recommendation tables used for coconut crop in Brazil. The main differences between the two procedures were for the P rate applied in the planting hole, which was higher in the proposed System because the tables do not pay heed to the pit volume, whereas the N and K rates were lower. The crop demand for K is very high, and the rates recommended by the System are superior to the table recommendations for the formation and initial production stage. The fertilizer recommendations by the System are higher for the phase of coconut tree growth as compared to the production phase, because greater amount of biomass is produced in the first phase.

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.

Production of cabbage grown in pots containing legumes' root and shoot

Roots effect is not generally considered in studies assessing the performance of crops in response to green manuring. However, such effect can contribute to a better understanding of crop rotation. The aim of this study was to assess the effect of root and shoot of two legumes on the production of cabbage. The experiment was conducted in pots of 10 liters containing substrate of 2:1 soil/sand. The experiment was arranged in a factorial scheme (2x3 + 2) in a randomized block design with five replicates using two legume species (Crotalaria juncea L. and Canavalia ensiformis L), three plant parts (root, shoot, or whole plant), and two additional treatments (mineral fertilization with 100% and 50% of the recommended dose of N for growing cabbage). Pots with legume treatments received mineral fertilizer with 50% of the recommended dose of N for growing cabbage. The experimental plot consisted of a pot containing one plant of cabbage. Legumes were grown in pots and harvested at 78 days. The root biomass was determined in extra pots. Production was assessed using head fresh and dry weight. The application of the whole plant of both legume species reduced cabbage production. However, root or shoot of both legume species was equivalent to 50% of mineral N fertilization required for the cultivation of cabbage.

Effect of cattle manure on sunflower production and water use in two types of soil

The aim of the present study was to evaluate water consumption, use efficiency and yield components of sunflower variety Embrapa 122 V/2000 cultivated in two types of soil (Fluvissol and Haplic Luvisol) subjected to increasing doses of cattle manure. The experiment was carried out in a greenhouse at Universidade Estadual da Paraíba. The experimental design was completely randomized in a factorial scheme. The irrigation was performed every other day, replacing the water absorbed by the plants. The water consumption and the use efficiency were evaluated, being the use efficiency determined by the ratio of the total dry mass of sunflower and the amount of water used to produce it in each treatment. Plants were harvested at 95 days after sowing when the following parameters were evaluated: number of seeds per plant, weight of seeds per plant, weight of 1000 seeds and the outer diameter of the capitulum (head). The results showed that the sunflower was positively affected by cattle manure application, increasing the production components and the water use efficiency, regardless of the type of soil. Excepting for the 1000 seeds weight and the water use efficiency, the type of soil affected significantly the water use, the number and weight of seeds per plant. The plants cultivated in Haplic Luvisol had a better performance.

Molybdenum mixed with glyphosate and alone via foliar spray in no-tillage common bean grown on corn stover

The effect of molybdenum (Mo) on common bean grown in desiccated corn stover in a no-tillage system was evaluated under two application modes: Mo mixed with the desiccant glyphosate and Mo direct spray to the bean leaves. The treatments (four replicates) were assigned to a completely randomized block design in a split-plot arrangement with the application of Mo (0, 100, 200, 400 and 800 g ha-1) mixed with glyphosate in the main plots and Mo foliar spray (0 and 100 g ha-1) in the sub-plots. The field experiments were carried out in 2009 and 2010 in the municipality of Coimbra, Minas Gerais State, with the common bean cultivar Ouro Vermelho. Mo mixed with glyphosate had neither an effect on common bean yield nor on the Mo and N contents in leaves, however it increased the Mo and N contents in seeds. Application of Mo via foliar spray increased Mo content in leaves and Mo and N contents in seeds. The reapplication of molybdenum with glyphosate for desiccation in subsequent crops caused a cumulative effect of Mo content in bean seeds.

Urease inhibitor (NBPT) and efficiency of single or split application of urea in wheat crop

NBPT (N-(n-butyl) thiophosphoric triamide), a urease inhibitor, has been reported as one of the most promising compounds to maximize urea nitrogen use in agricultural systems. The objective of this study was to evaluate the performance of irrigated wheat fertilized with urea or urea + NBPT as single or split application. The experiment was conducted from June to October 2006 in Viçosa, MG, Brazil. The experimental design followed a 2×2 factorial scheme, in which urea or urea + NBPT were combined with two modes of application: full dose at sowing (60kg ha-1) or split (20kg ha-1 at sowing + 40kg ha-1 as topdressing at tillering), in randomized blocks with ten replications. The split application of nitrogen fertilization does not improve the yield wheat under used conditions. The use of urease inhibitor improves the grain yield of wheat crop when urea is applied in topdressing at tillering, but its use does not promote difference when urea is applied in the furrow at planting.

Effects of levels of potassium and nitrogen on yields and post-harvest conservation of onions in winter

Potassium and nitrogen are the elements present in the highest percentage in the onion dry matter. The objective of this experiment was to evaluate yield and post-harvest conservation of Vale Ouro IPA-11 onion cultivar regarding to nitrogen and potassium levels. The experiment was carried out in Petrolina-PE, Brazil, from June to September 2009. The experimental design was a completely randomized block in a 4 x 3 factorial design, composed of four nitrogen levels (0, 60, 120 and 180 kg ha-1) and three potassium levels (0, 90 and 180 kg ha-1) with three replications. The highest yield of commercial bulbs was achieved at an estimated N level of 172.6 kg ha-1. The lowest yield of noncommercial bulbs was estimated at N level of 147.0 kg ha-1. Lower percentage of smaller bulbs (class 2) were obtained by increasing levels of N x K, with a quadratic effect at the dose of 90 kg ha-1 K2O and minimum production point with 127.6 kg N ha-1 (20.3%). Regarding larger caliber bulbs (class 4), linear effects were found both in the absence and for the level of 90 kg ha-1 of K2O as levels of N were increased. When the highest level of 180 kg ha-1 K2O was applied, the level of 92.8 kg ha-1 of N was estimated as the one that would promote the highest bulb yield of this class (35.4%), and 5.3% was found in the lack of potassium fertilization.