Silicon nanocluster sensitization of erbium ions under low-energy optical excitation

The sensitizing action of amorphous silicon nanoclusters on erbium ions in thin silica films has been studied under low-energy (long wavelength) optical excitation. Profound differences in fast visible and infrared emission dynamics have been found with respect to the high-energy (shortwavelength) case. These findings point out to a strong dependence of the energy transfer process on the optical excitation energy. Total inhibition of energy transfer to erbium states higher than thefirst excited state (4I13/2) has been demonstrated for excitation energy below 1.82 eV (excitation wavelength longer than 680 nm). Direct excitation of erbium ions to the first excited state (4I13/2)has been confirmed to be the dominant energy transfer mechanism over the whole spectral range of optical excitation used (540 nm¿680 nm).

Model for the emission of Si+ ions during oxygen bombardment of Si(100) surfaces

The variation in the emission of Si+ ions from ion-beam-induced oxidized silicon surfaces has been studied. The stoichiometry and the electronic structure of the altered layer has been characterized using x-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The XPS analysis of the Si 2p core level indicates the strong presence of suboxide chemical states when bombarding at angles of incidence larger than 30 °. Since the surface stoichiometry or degree of oxidation varies with the angle of incidence, the corresponding valence-band structures also differ among each other. A comparison between experimental measurements and theoretically calculated Si and SiO2 valence bands indicates that the valence bands for the altered layers are formed by a combination of those two. Since Si-Si bonds are present in the suboxide molecules, the top of the respective new valence bands are formed by the corresponding 3p-3p Si-like subbands, which extend up to the Si Fermi level. The changes in stoichiometry and electronic structure have been correlated with the emission of Si+ ions from these surfaces. From the results a general model for the Si+ ion emission is proposed combining the resonant tunneling and local-bond-breaking models.

Liberação de macronutrientes das palhadas de milheto solteiro e consorciado com feijão-de-porco sob cultivo de feijão

A ciclagem de nutrientes está relacionada com a capacidade de absorção das diferentes espécies de plantas de cobertura. Já as velocidades de decomposição e liberação de nutrientes, das palhadas produzidas pelas mesmas, têm com fator principal a relação C/N, com diferença marcante entre gramíneas e leguminosas. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi avaliar a produção de matéria seca, teor, acúmulo, decomposição e liberação de macronutrientes da palhada de milheto (Pennisetum typhoides (Burm.) Stapf) solteiro e consorciado com feijão-de-porco (Canavalia ensiformes (L.) DC.), em ambiente de campo, sob a cultura do feijoeiro, semeada em agosto de 2005 (inverno/primavera), em um Latossolo Vermelho distroférrico típico. A liberação de nutrientes foi determinada por meio da distribuição de bolsas confeccionadas com telas de náilon, com malha de 1 mm, de dimensões de 0,2 x 0,2 m, preenchidas com quantidades de palha proporcionais à área da bolsa. O delineamento utilizado foi o de blocos casualizados, com quatro repetições, em esquema de parcelas subdivididas. As parcelas foram constituídas pelos dois tipos de palhadas (milheto e milheto + feijão-de-porco), e as subparcelas, pelas épocas de avaliação ao longo do cultivo do feijoeiro (0, 8, 16, 24, 40, 56 e 72 dias após o manejo das plantas de cobertura). Os resíduos coletados foram secos em estufa de circulação forçada de ar, a 65 ºC, até atingirem peso constante, para determinação da matéria seca remanescente, sendo posteriormente moídos e encaminhados para a determinação dos teores de macronutrientes. Com base nos teores e na matéria seca remanescente, foram calculadas as quantidades remanescentes dos macronutrientes, sendo elas expressas em percentagem do valor inicial. Os valores foram ajustados a modelos não lineares, escolhendo-se aqueles com melhor ajuste em cada situação. A palhada de milheto + feijão-deporco apresentou maior quantidade de matéria seca e maiores teores de N e Ca, ciclando maior quantidade de todos os macronutrientes. A palhada de milheto + feijão-de-porco apresentou maiores velocidades de decomposição e liberação de N, Ca e Mg.

Cinética de liberação de chumbo de solos de área de mineração e metalurgia de metais pesados

O estudo de cinética de liberação de metais pesados é uma importante ferramenta de diagnóstico ambiental de áreas contaminadas, pois determina, além dos teores acumulados liberados após tempos crescentes de equilíbrio, a taxa (velocidade) de dessorção desses poluentes para a solução do solo. Com o objetivo de avaliar a cinética de liberação de Pb de solos da área de mineração e metalurgia de metais pesados, no município de Adrianópolis (PR), vale do rio Ribeira, selecionaram-se oito solos, submetidos a diferentes formas de contaminação (solos 2, 4 e 5 - incorporação de resíduos da metalurgia de metais pesados aos perfis; solos 3, 6 e 7 - adição de Pb particulado via chaminés da fábrica; solo 8 - contaminação por passagem da água pluvial pela fábrica desativada, que escorre em direção ao rio Ribeira). O solo 1, sob mata nativa, fora da direção de caminhamento das fumaças da metalurgia, localizado a 1.560 m de distância e a 380 m acima da cota da fábrica desativada, foi escolhido como referência dos teores naturais de Pb dos solos da região. As amostras de solo, coletadas em duas profundidades (0 a 10 e 20 a 40 cm), foram submetidas a extrações sequenciais com ácido cítrico 0,1 mol L-1 após diferentes períodos de contato (tempos acumulados: 2, 14, 38, 86, 182, 326, 518, 806 e 1.382 h). Os teores totais de Pb (extração com HF e HNO3 concentrados e H2O2 30 % v/v) foram altos (máximo de 24.755,6 mg kg-1) e indicaram intensa contaminação dos solos. Os dados da cinética de liberação foram ajustados às equações parabólicas de difusão, sendo a liberação do Pb gradual e bifásica, com velocidade de liberação maior na primeira fase. Os solos 3 e 5 foram considerados com elevado potencial de contaminação ambiental devido aos altos teores de Pb dessorvido acumulados nas extrações sequenciais com ácido cítrico (máximo de 18.577,4 mg kg-1). O solo 6, com baixos teores de argila, apresentou a maior velocidade (taxa) de dessorção de Pb.

Decomposição e liberação de nutrientes da parte aérea de plantas de milheto e sorgo

O milheto pode ser usado como planta de cobertura para o solo e recicladora de nutrientes em solos de baixa fertilidade natural. O objetivo deste trabalho foi avaliar a taxa de decomposição e a liberação de nutrientes pela parte aérea de plantas de milheto e sorgo deixada sobre o solo. Os tratamentos consistiram de plantas de milheto, com as cultivares pérola ENA 2 e BRS 1501, e plantas de sorgo do híbrido BRS 310. Após o corte, no final do ciclo, amostras da parte aérea foram acondicionadas em bolsas de decomposição distribuídas na superfície das parcelas. A decomposição da matéria seca e a liberação de nutrientes foram monitoradas por meio de coletas dos resíduos, contidos nas bolsas de decomposição, realizadas aos 10, 20, 30, 60, 90 e 120 dias após o corte das plantas. A massa do milheto ENA 2 apresentou menor velocidade de decomposição, com t½ (tempo de meia-vida) =112 dias, sendo maior que a do BRS 1501 (98 dias) e do sorgo (96 dias). Houve rápida liberação de N pelo sorgo, enquanto nas cultivares de milheto a liberação foi gradativa, sendo o K e o Mg os nutrientes liberados mais rapidamente em todas as plantas de cobertura utilizadas. Os resultados indicam que a cultivar de milheto ENA 2 apresenta maior t½ para matéria seca, sendo mais favorável para uso em áreas de clima tropical, como planta de cobertura e recicladora de nutrientes, com liberação gradativa de N, P e Ca para o solo.

Sequências de culturas em sistema de semeadura direta: II - decomposição e liberação de nutrientes na entressafra

Os nutrientes acumulados nos resíduos das culturas, ao serem liberados no processo de decomposição, retornam ao solo e podem ficar disponíveis às culturas em sucessão. O objetivo deste trabalho foi avaliar a decomposição e liberação de nutrientes de resíduos vegetais de espécies utilizadas na entressafra em diferentes sequências de culturas em sistema de semeadura direta. O experimento foi conduzido em Jaboticabal-SP (48° 18' W e 21° 15' S), em um Latossolo Vermelho eutrófico. O delineamento experimental foi em faixas, com três repetições. Os tratamentos constituíram da combinação de três sequências de culturas de verão (rotação soja-milho e monoculturas de milho e de soja) com sete culturas de entressafra (milho, sorgo, girassol, crotalária, guandu, nabo forrageiro e milheto). O experimento foi iniciado em 2002, e o presente estudo refere-se aos anos agrícolas 2007/2008 e 2008/2009. Avaliaram-se a decomposição e a liberação de nutrientes utilizando sacolas de decomposição, com coletas aos 15, 30, 60, 120 e 180 dias após a trituração das culturas. A cobertura do solo foi avaliada após a trituração das culturas e ao final do ano agrícola. Os resíduos de crotalária, milho, sorgo, girassol apresentaram menores taxas de decomposição. Crotalária, guandu, nabo forrageiro e milheto proporcionaram resíduos que liberaram maior quantidade de nutrientes quando comparados ao milho, sorgo e girassol. Crotalária e milheto destacaram-se como as culturas mais adequadas para cultivo na entressafra, em especial a crotalária, devido à baixa taxa de decomposição e à elevada quantidade de nutrientes liberados na decomposição, e o milheto, em razão da elevada quantidade de nutrientes remanescentes nos resíduos no final do ano agrícola. Sequências de culturas que envolveram cultivo de girassol na entressafra proporcionaram menor cobertura do solo pelos resíduos vegetais.

Hidróxidos duplos lamelares como matrizes para fertilizantes de liberação lenta de nitrato

Diante do extensivo uso de fertilizantes nitrogenados na agricultura e elevado potencial de lixiviação do nitrato, há uma demanda por fertilizantes de liberação lenta ou controlada. Os hidróxidos duplos lamelares (HDLs) sintéticos reúnem características que os qualifica para o uso como matrizes para fertilizantes de liberação lenta de íons nitrato. Os objetivos deste trabalho foram focados na síntese, caracterização e investigação do processo de liberação lenta de nitrato em um HDL contendo íons Mg2+ e Al3+ em sua estrutura. O HDL com a fórmula Mg0,83Al0,17(OH)2(NO3)0,17.0,56H2O foi sintetizado pelo método de coprecipitação em pH alcalino constante, separado por centrifugação e seco em estufa a vácuo. As análises de difração de raios-X, de espectroscopia vibracional na região do infravermelho com transformada Fourier e as análises térmicas comprovam a obtenção do composto contendo o íon nitrato hidratado intercalado, além da fórmula proposta. O composto foi submetido a testes de liberação de nitrato em solução de NaHCO3 tamponado a pH 6,5 e em água destilada. As curvas obtidas evidenciaram dois eventos complementares de liberação de nitrato, um evento inicial rápido e um outro lento e gradativo. O composto investigado neste trabalho demonstrou potencial para ser utilizado como matriz para fertilizante de liberação lenta de nitrato.

Liberação de nitrato de hidróxidos duplos lamelares como potenciais fertilizantes de liberação lenta

Hidróxidos duplos lamelares (HDL) são intercaladores potenciais aniônicos. Com o objetivo de obter fertilizantes de liberação lenta de nitrato, foram sintetizados HDL com a fórmula geral [M2+1-xM3+x(OH)2]x-(NO3)x.yH2O, em que M2+ = Mg2+ e M3+ = Al3+ e, ou, Fe3+, utilizando-se o método de coprecipitação a pH alcalino constante. Medidas de difração de raios-X evidenciaram que a cristalinidade aumenta com o acréscimo do valor de pH e da razão molar M2+/M3+. As medidas de FTIR apresentaram bandas características de nitrato livre no espaço interlamelar, além de pequena contaminação de íons carbonato. Medidas de TGA/DTA possibilitaram a confirmação das composições e dos teores de íons de nitrato intercalados. As curvas de liberação de nitrato demonstraram dois comportamentos de liberação complementar, um inicial rápido (A) e um lento gradativo (D), sendo, este último, relacionado à orientação planar do íon nitrato intercalado. Os materiais sintetizados e investigados neste trabalho apontaram grande potencial para serem utilizados como matrizes para fertilizantes de liberação lenta de nitrato.

Decomposição e liberação de N, P e K de esterco bovino e de cama de frango isolados ou misturados

A utilização de resíduos orgânicos de origem animal na adubação das culturas demanda informações sobre a dinâmica de decomposição e mineralização de nutrientes neles contidos. Este trabalho objetivou avaliar a decomposição e a liberação de N, P e K dos resíduos orgânicos esterco bovino e cama de frango isolados ou misturados, em Argissolo Vermelho-Amarelo, da região de Tabuleiros Costeiros paraibanos. O experimento foi conduzido em delineamento experimental de blocos casualizados, utilizando-se o método das sacolas de decomposição (litterbag), com os tratamentos arranjados em esquema fatorial 3 × 2 × 6, referentes a três resíduos orgânicos: esterco bovino (EB), cama de frango (CF) e a mistura desses resíduos na proporção de 1:1, denominada de esterco misto (EM); duas camadas de incorporação (0-10 e 10-20 cm); e seis períodos de avaliação (0, 30, 90, 150, 210 e 270 dias após a aplicação - DAA) com três repetições. Os resultados revelaram que a profundidade de incorporação não influenciou a decomposição dos resíduos EB e EM, que essa foi mais rápida na CF (0,0035 g dia-1), mais lenta no EB (0,0010 g dia-1) e ocorreu numa velocidade intermediária no EM (0,0020 g dia-1). Houve liberação mais rápida de N no EM (0,0011 g dia-1), de P no EB (0,0040 g dia-1) e de K na CF (0,0025 g dia-1), com tendência de aumento na liberação de N na CF e de P em todos os resíduos com a incorporação desses na camada de 10-20 cm. Após 270 DAP, estimou-se que a liberação de nutrientes pelos resíduos EB, CF e EM, em relação ao teor inicial, foi de 5,0; 15,0; e 28,0 %, para N; 80,0; 68,0; e 47,0 %, para P; e 20,0; 53,0; e 32,0 %, para K. Em valores absolutos, esses percentuais representaram, respectivamente, 19,0; 103,5; e 149,5 kg ha-1 de N; 28,0; 18,0; e 15,0 kg ha-1 de P; e 75,0; 493,0; e 209,0 kg ha-1 de K. Os resíduos orgânicos se evidenciaram fontes inadequadas para suprir isoladamente a demanda nutricional de culturas de ciclo curto nesses solos.

Decomposição e liberação de macronutrientes da palhada de milho e braquiária, sob integração lavoura-pecuária no cerrado baiano

O conhecimento da dinâmica de decomposição e liberação de nutrientes em sistemas de produção é de grande importância para o manejo da fertilidade do solo e para a economia de recursos. Dessa forma, foi conduzido um experimento em solo de Cerrado do oeste baiano com o objetivo de estudar a decomposição e liberação de macronutrientes da palhada de milho mais Brachiaria ruziziensis , sob sistema de integração lavoura-pecuária (ILP). As avaliações foram realizadas por meio de litterbags coletadas aos 0, 15, 40, 110, 170 e 220 dias após a dessecação da palhada, que ocorreu em outubro de 2008. A matéria seca total inicial foi de aproximadamente 6,6 Mg ha-1, com meia-vida de 115 dias. A liberação de nutrientes desse volume de palhada, com o respectivo percentual em relação à quantidade total de nutrientes acumulada na planta, até o final das avaliações foi de 29,3 (62 %); 7,8 (80 %); 42,2 (94 %); 48,6 (74 %); 17,0 (81 %); e 7,7 (79 %) kg ha-1 de N, P, K, Ca, Mg e S, respectivamente. Esses resultados auxiliam o manejo da adubação das culturas e se traduz em economia de recursos. Como exemplo e transformando-se as quantidades de nutrientes liberadas até os 110 dias, período de certa coincidência com o florescimento da cultura sucessora principal, pelos três principais macronutrientes (N, P e K) em quantidade de adubos, ter-se-ia uma economia de R$ 243,00 ha-1.

LIBERAÇÃO DE NUTRIENTES DA PALHADA DE FORRAGEIRAS CONSORCIADAS COM MILHO E SUCESSÃO COM SOJA

Em regiões de clima tropical ocorre rápida decomposição do material vegetal depositado sobre o solo, sendo a capacidade de reciclar nutrientes pela decomposição da palhada um dos aspectos mais importantes das plantas de cobertura. Objetivou-se avaliar a produtividade e a liberação de nutrientes de forrageiras consorciadas com milho para ensilagem, sucedido pela cultura da soja. Em área da Universidade Estadual Paulista, campus de Ilha Solteira, o experimento consistiu do consórcio de milho com quatro forrageiras: Urochloa brizantha cv. Marandu, Urochloa ruziziensis, Panicum maximum cv. Tanzânia e Panicum maximum cv. Áries, semeadas de três formas: na linha de semeadura do milho, misturada ao adubo; a lanço no mesmo dia da semeadura do milho; e a lanço no estádio V4 do milho, em delineamento de blocos casualizados com esquema fatorial 4 × 3 e quatro repetições. A avaliação da liberação de nutrientes foi realizada durante o cultivo da soja em sucessão aos consórcios pelo método do litter bag, aos 30, 60, 90 e 120 após a semeadura da soja. Panicum maximum cv. Tanzânia apresentou maior produtividade de matéria seca quando semeada a lanço por ocasião da semeadura do milho. A semeadura das forrageiras na linha do milho e a lanço simultaneamente ao milho proporcionaram maior produtividade de matéria seca para formação de palhada. O consórcio da cultura do milho com forrageiras no outono é alternativa para elevar a quantidade de palhada e ciclagem de macronutrientes em sistema plantio direto. O K foi o nutriente que apresentou maior acúmulo na palhada das forrageiras (até 150 kg ha-1), com 100 % de liberação aos 90 dias após a semeadura da soja, sendo excelente alternativa de ciclagem desse nutriente. Panicum maximum cv. Tanzânia semeada a lanço simultaneamente ao milho se destacou na ciclagem de P (13 kg ha-1). Panicum maximum cv. Tanzânia distribuída a lanço no estádio V4 do milho é a opção com menor potencial para produção de palhada e ciclagem de nutrientes, enquanto as demais opções (forrageiras e modalidades de semeadura) têm maior potencial de utilização, ficando a critério da disponibilidade dos maquinários para implantação do consórcio com a cultura do milho.

Decomposição e liberação de nutrientes da palhada de cana-de-açúcar em campo

Avaliou-se a decomposição e liberação de nutrientes da palhada de cana-de-açúcar colhida mecanicamente sem prévia despalha a fogo. A palhada foi amostrada logo após a colheita da cana, em agosto de 1996, e antes da colheita seguinte, realizada em agosto de 1997. Após um ano de permanência da palhada no campo, verificou-se uma redução de massa de aproximadamente 20%, originária, em sua maior parte, do conteúdo celular e da hemicelulose. Dos carboidratos estruturais, somente a hemicelulose apresentou decomposição. A porcentagem de liberação dos nutrientes K, Ca e Mg, em relação ao total contido na palhada foi de 85, 44 e 39%, respectivamente. A mineralização do N da palhada foi pouco expressiva (18%), o que resultou em diferença estatisticamente não-significativa entre os conteúdos de N da palhada recém colhida e da remanescente.