A resistência de plantas daninhas aos herbicidas e a mudança climática são fatores que alteram a dinâmica das populações de plantas daninhas nos ambientes agrícolas. O melhor entendimento desses fatores é fundamental para que técnicas adequadas de manejo das plantas daninhas sejam empregadas. O objetivo deste trabalho foi identificar o mecanismo de resistência de plantas de capim-arroz (Echinochloa crusgalli) e avaliar o efeito da temperatura e concentração de CO2 sobre o seu crescimento e tolerância ao herbicida imazethapyr. Os experimentos realizados constaram da avaliação do efeito de inibidores e indutores de enzimas detoxificadoras de herbicidas, identificação e expressão de genes responsáveis pela resistência e avaliação do efeito de cenários de mudança climática sobre a biologia e controle de capim-arroz. A aspersão prévia dos inibidores enzimáticos malathion e butóxido de piperonila reverteu parcialmente a resistência a imazethapyr nas populações resistentes, diminuindo o fator de resistência (FR) de 15,92 para 3,44 e 4,94, respectivamente. De maneira oposta, a aspersão prévia de anidrido naftálico aumentou o FR dessas populações. A expressão relativa do gene CYP81A6 foi aproximadamente 5 vezes superior na população resistente PALMS01, aumentando para cerca de 8,5 vezes em plantas tratadas com imazethapyr. A expressão relativa do gene GSTF1 foi 12,3 vezes superior na população resistente em comparação com a suscetível. Além da maior expressão desses genes, foi observada a maior expressão relativa do gene eIF4B, o qual codifica para um fator iniciador de tradução. O aumento da temperatura influenciou de maneira mais acentuada a tolerância de plantas de capim-arroz ao herbicida imazethapyr em comparação com o aumento da concentração de CO2. Com o aumento da temperatura de 24/20°C para 30/26°C, o FR em plantas cultivadas sob 400 ppm aumentou 72% e 55% para as populações ARRGR01 e PALMS01, respectivamente. Quando cultivadas em 700 ppm, o aumento do FR foi de 43% (ARRGR01) e 46,5% (PALMS01) em resposta ao aumento da temperatura. O teor relativo de clorofila foi inferior em condições de temperatura elevada. A taxa de transporte de elétrons foi severamente reduzida pelo aumento da concentração de CO2 em plantas cultivadas em temperatura de 24/20°C. O incremento de metabolização causado pelo aumento da expressão de múltiplos genes está envolvido no processo de resistência ao imazethapyr em capim-arroz. Os aumentos da temperatura e da concentração de CO2 aumentam o nível de resistência de capimarroz ao herbicida imazethapyr. / Herbicide resistance and climate change are factors that affect the dynamics of weed populations in agricultural environments. A better understanding of these factors is essential for designing appropriate weed management strategies. The aim of this study was to identify the mechanism of resistance of barnyardgrass (Echinochloa crusgalli) to imazethapyr and to evaluate the effect of temperature and CO2 concentration on growth and tolerance to the herbicide imazethapyr. Several experiments were carried out to evaluate the effect of inhibitors and inducers of herbicide detoxifying enzymes, the expression of genes potentially associated with herbicide detoxification, and the effect of climate change scenarios on the biology and control of barnyardgrass. The preliminary spraying of the enzyme inhibitors malathion and piperonyl butoxide partially reversed the resistance to imazethapyr on resistant populations, decreasing the resistance factor (RF) of 15.92 to 3.44 and 4.94, respectively. Conversely, the prior spraying of naphthalic anhydride increased the FR of these populations. The relative expression of CYP81A6 gene was approximately 5 times higher in PALMS01 resistant population, rising to about 8.5 times in plants treated with imazethapyr, in comparison with the susceptible population. The relative expression of the gene GSTF1 was 12.3 times higher in comparison with the population susceptible. The translation initiating factor eIF4B was also more expressed in the resistant populations. The increase in temperature affected more sharply the tolerance of barnyardgrass plants to imazethapyr as compared to the concentration of CO2. The increase of temperature from 24/20°C to 30/26°C in plants grown under 400 ppm increased the RF in 72% and 55% for ARRGR01 and PALMS01 populations, respectively. In plants growing at 700 ppm this increasing of temperatures increased the RF in 43% (ARRGR01) and 46.5% (PALMS01). The relative chlorophyll content was lower than in high temperature conditions. The electron transport rate was severely reduced by increasing the concentration of CO2 in plants grown in the temperature 24/20°C. The degradation enhancement caused by the high expression of multiples genes is involved in the resistance to the herbicide imazethapyr in barnyardgrass. The increasing of temperature and of the CO2 concentration increase the resistance of barnyardgrass to the herbicide imazethapyr.

O bioma Pampa ocorre na Argentina, Brasil, Uruguai e Paraguai. Suas paisagens compõem um rico patrimônio cultural relativo à biodiversidade, com flora e fauna singulares. Nos últimos anos, a área cultivada com soja teve um crescimento significativo nos municípios situados no sul do estado do Rio Grande do Sul, especialmente sobre o bioma Pampa. Este avanço tem causado preocupação, tanto por parte de ambientalistas, apreensivos em relação à preservação deste bioma, como pelos órgãos de planejamento agrícola, visto que esta região é considerada de risco elevado para o cultivo da soja em função de restrições hídricas. Neste sentido, este estudo objetivou identificar transformações ocorridas, entre os anos 2000 e 2015, em uma área de abrangência do bioma Pampa em virtude da inserção e expansão da cultura da soja. O estudo monitorou a expansão das lavouras de soja no sul do Brasil sobre áreas pertencentes ao bioma Pampa através dos índices de vegetação (EVI e NDVI) de imagens MODIS. Foram realizados dois trabalhos de campo, um em 2014 e o outro em 2015, nos quais foram coletados diferentes usos e coberturas da terra na área de estudo. Uma parte desses dados serviu de base para a realização de testes metodológicos, e a outra para verificação de acurácia. Inicialmente, o padrão de evolução dos índices ao longo do tempo foi caracterizado para as culturas da soja e do arroz irrigado no bioma como um todo, e após foram analisadas as diferenças entre regiões ecoclimáticas. Foram realizadas duas modalidades de classificação, pixel a pixel e orientada a objeto. A classificação pixel a pixel foi a estratégia usada na confecção das máscaras de área plantada com culturas de primavera/verão nas safras 2000/2001, 2002/2003, 2005/2006, 2008/2009, 2012/2013, 2013/2014 e 2014/2015. Como as culturas da soja e do arroz apresentam ciclos fenológicos similares, conferindo baixa separabilidade entre as classes, foi calculada a distância de Bhattacharyya, feição por feição disponível, de áreas conhecidas com soja e com arroz (trabalho de campo) para cada região ecoclimática, de forma a definir as feições e períodos de maior separabilidade entre as culturas. Em seguida foi realizada uma classificação orientada a objeto para a safra 2014/2015 através de árvore de decisão e, com base nesta árvore, o processo foi generalizado para as demais safras avaliadas. Visando caracterizar se as áreas de expansão da soja estão ocorrendo sobre áreas de campos ou áreas de arroz, as áreas classificadas foram cruzadas com o Modelo HAND. Os resultados mostraram que as culturas de primavera-verão tiveram um incremento de 1.760.225 ha em área plantada, o que equivale a 92% em relação a 2000. Existem diferenças no padrão de variação dos indicadores espectrais ao longo da safra (bandas e índices de vegetação) apresentados pelas lavouras de soja e arroz no bioma Pampa. O melhor momento verificado para a distinção das culturas de soja e arroz ocorre no período que antecede o ciclo destas culturas. Em termos de indicador espectral as imagens de índices de vegetação são as que melhor diferenciam as culturas da soja e do arroz. Na metade sul do estado, a soja vem sendo cultivada preponderantemente nas áreas mais úmidas. / The Pampa biome occurs in Argentina, Brazil, Uruguay and Paraguay. Its landscapes make up a rich cultural heritage relating to biodiversity with singular flora and fauna. In recent years the soybean had significant increase in municipalities in the south of the Rio Grande do Sul state, especially on the Pampa biome. This development had caused many issues in these environmentalists, as by the organisms of agricultural planning or by its consideration of high risk for soy cultivation due to water restrictions. Thus, this study aims to identify changes that occurred between 2000 and 2015 in Pampa biome coverage area due to the insertion and expansion of soybean cultivation. The study monitored the expansion of soybean crops in southern Brazil on areas belonging to the Pampa biome through the vegetation index (EVI and NDVI) on MODIS images. There were two on field activities, one in 2014 and another in 2015, in which different usages and land cover were sampled in the study area. A portion of this data was used in methodological tests and the other for assessing. Initially, the pattern of evolution of the indices over time was characterized for both soybean and rice crops, and later on the differences between ecoclimatic regions. Two methods of classification were considered: pixel by pixel and object-based. The pixel by pixel classification was the strategy used in the making of masks for area planted with spring-summer crops in the 2000/2001, 2002/2003, 2005/2006, 2008/2009, 2012/2013, 2013/2014 and 2014 / 2015 years. Since soybean and rice crops have similar phenological cycle, the Bhattacharyya distance was computed for each considered feature on known areas with soy and rice (field work) for each ecoclimatic region, in order to define the indices and periods of high separability between cultures. Later on an object-based classification for the 2014/2015 harvest was done using a decision tree, and based on this tree the process was generalized to the other crops evaluated. In order to characterize whether the soybean expansion is occurring on non-cultivated fields or rice areas, the classified areas were crossed-checked with a HAND model. The results showed that the spring-summer crops had an increase of 1,760,225 ha in acreage, which is equivalent to 92% compared to the year of 2000. There are differences of spectral indices in the pattern of variation along the crop (bands and vegetation indices) shown by soybean and rice in the Pampa biome. The best time for the distinction of soybean and rice cultures occurs in the period before the cycle of these crops. In terms of spectral index the vegetation indices (NDVI and EVI) images are those that best differentiate the soybean and rice. In the southern part of the state, the soybean has been cultivated mainly in wet areas, although.

Neste estudo foi desenvolvida metodologia analítica para análise de especiação química de arsênio, fazendo-se pré-concentração de espécies do elemento mediante aprisionamento criogênico e determinação por espectrometria de absorção atômica associada à geração de hidretos (HG-CT-AAS). As espécies determinadas foram arsênio inorgânico (iAs), ácido monometilarsênio (MMA) e ácido dimetilarsênio (DMA), cujos limites de detecção foram 0,15; 0,2 e 0,5 μg L-1, respectivamente. A metodologia desenvolvida foi aplicada para análise de especiação química de arsênio em arroz integral, onde foram detectados iAs e DMA, cujas concentrações encontradas foram 70,8 ±0,3 ng g-1 e 54,9 ± 9,2 ng g-1, respectivamente. A determinação das espécies inorgânicas de arsênio foi realizada por HG-AAS, sendo as espécies As(III) e As(V) quantificadas no arroz, cujas concentrações de As(III) e As(V) encontradas foram 44,5 ± 0,5 ng g -1 e 26,3 ± 0,3 ng g-1, respectivamente. Além disso, foram determinados elementos traço em diferentes tipos de arroz, incluindo As, Pb e Cd que são controlados em alimentos pela legislação brasileira. Foram analisadas amostras de diferentes cultivares (agulhinha, branco e cateto), de diferentes processamentos (polido, integral, parboilizado) e de diferentes formas de cultivo (orgânico, biodinâmico e convencional). As amostras foram moídas em moinho criogênico, peneiradas (em malha de 0,08 mm) e decompostas para a determinação de Cd, Pb, Tl, Sn, Sb, Co, Cu, Mn, Se e Zn por ICP-MS (espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado); Cr, Ni e Mo por ICP OES (espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado); As por HG-AAS (geração de hidretos associada à espectrometria de absorção atômica) e HG-ICP OES (geração de hidretos associada a espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado) e Hg por CV-ICP OES (geração de vapor associada à espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado). Para a determinação de As e Hg foram também preparadas suspensões das amostras de arroz, para posterior determinação desses elementos por HG-AAS e/ou ICP OES. As concentrações de As, Cd e Pb encontradas no arroz estão de acordo com a legislação brasileira. Concentrações relativamente baixas de Tl, Sb e Ni foram encontradas em todas as amostras analisadas. Arsênio, Cd, Pb, Zn, Mn e Cu foram encontrados em maiores concentrações no arroz integral, sugerindo a prevalência desses elementos no farelo do arroz. Por outro lado, no arroz parboilizado foram encontradas as menores concentrações de Pb, Mo, Cr, Se e Co. / A method for chemical speciation of arsenic was developed in the present study. Arsenic species were preconcentrated by cryogenic trapping prior to their determination by atomic absorption spectrometry associated with hydride generation (HG-CT-AAS). Inorganic arsenic (iAs), monometilarsenicacid (MMA) and dimetilarsenic acid (DMA) were determined, whose detection limits were 0.15, 0.2 and 0.5 μg L-1, respectively. The methodology was applied for As speciation in rice where iAs e DMA where detected, whose concentrations found were 70.8 ± 0.3 ng g -1 and 54.9 ± 9.2 ng g-1, repectively. The determination of inorganic arsenic species was carried out by HG-AAS whereas As(III) and As(V) were detected in the analyzed rice sample. The As(III) and As(V) concentrations found were 44,5 ± 0,5 ng g -1 and 26,3 ± 0,3 ng g-1, respectively. In addition, trace elements were determined in different types of rice, including As, Pb and Cd that are controlled by the Brazilian legislation. Samples of rice from different cultivars as well as from different processing (polished, brown and parboiled rice) and cultivation (organic, biodynamic and conventional) were analyzed. The rice samples were ground in a cryogenic mill, sieved (mesh of 0.08 mm) and acid digested for the determination of Cd, Pb, Tl, Sn, Sb, Co, Cu, Mn, Se and Zn by ICP-MS (inductively coupled plasma mass spectrometry), and Cr, Ni and Mo by ICP OES (inductively coupled plasma optical emission spectrometry). Arsenic was determined by using hydride generation associated with atomic absorption spectrometry (HG-AAS) and hydride generation associated with inductively coupled plasma optical emission spectrometry (HG-ICP OES), whereas Hg was by cold vapor associated with inductively coupled plasma optical emission spectrometry (CV-ICP OES). Slurry of the rice samples were prepared for the determination of As and Hg. Arsenic was also determined in the solutions of the digested samples. The As, Cd and Pb concentratios found in the rice samples were in accordance with the Brazilian legislation. Low concentrations of Tl, Sb and Ni were found in all samples. Arsenic, Cd, Pb, Zn, Mn and Cu were found in highest concentrations in brown rice, suggesting the prevalence of these elements in the bran of the rice grain. Moreover, Pb, Mo, Cr, Se and Co were found in lower concentrations in parboiled rice.

O uso de espécies de cobertura de solo no inverno pode constituir-se em uma estratégia eficiente para adição e/ou ciclagem de nutrientes e contribuir para aumentar o rendimento de grãos de arroz cultivado em sucessão. No entanto, o manejo inadequado dos resíduos vegetais pode atrasar a época de semeadura do arroz e reduzir a emergência e o desenvolvimento inicial das plantas. Diante disso, os objetivos deste trabalho foram: a) avaliar o efeito de resíduos de espécies de cobertura de solo no inverno na adição de nutrientes para o arroz irrigado em sucessão; b) determinar o efeito de espécies de cobertura de solo na emergência e no desenvolvimento das plantas de arroz irrigado cultivado em sucessão e c) avaliar o desempenho agronômico do arroz irrigado cultivado em sucessão a quatro tipos de cobertura de solo, sob três níveis de adubação. O experimento foi conduzido durante dois anos agrícolas (2010/11 e 2011/12) em Cachoeirinha, RS. Os tratamentos constaram de quatro tipos de cobertura de solo no inverno (serradela nativa (Ornithopus micranthus), azevém (Lolium multiflorum Lam.), consórcio serradela- azevém e pousio) e de três níveis de adubação na cultura do arroz irrigado cultivado em sucessão, de acordo com a análise de solo (sem adubação e para expectativas de resposta Média e Muito Alta à adubação). O delineamento utilizado foi o de blocos casualizados, em parcelas subdivididas, com quatro repetições. O uso de espécies de cobertura de solo no período de inverno intensifica a adição de nutrientes para o arroz cultivado em sucessão. Entre as espécies de cobertura avaliadas, a serradela apresenta maior aporte de nutrientes ao sistema solo-planta, principalmente de N, tanto em cultivo solteiro como em consórcio com azevém, em relação ao azevém solteiro. A presença de resíduos vegetais na superfície do solo, com rendimentos considerados médios ou altos, pode ser benéfica ou prejudicial à emergência de plantas de arroz em relação à sucessão ao pousio, dependendo principalmente do regime de precipitação pluvial vigente durante o subperíodo semeadura-emergência do arroz. Embora ocorra significativo acúmulo de nutrientes nas espécies de coberturas de solo no inverno, não há evidências de que sua utilização resulte em maior rendimento de grãos de arroz em sucessão, independentemente do nível de adubação do arroz. / The use of soil cover species in the winter could be an effective strategy to add and/or to cycle nutrients and to contribute to increase rice grain yield grown in succession. However, the inadequate management of cover residues can delay rice sowing date and reduce the emergence and early growth development of rice plants. Thus, the objectives of this study were: a) to evaluate the effect of residues of species of soil covering in the winter in addition nutrient for irrigated rice in succession, b) to determine the effect of soil cover types in the emergence and development of rice plants grown in succession and c) to evaluate rice agronomic performance grown in sequence to four cover soil types, under three fertilization levels. The experiment was conducted during two growing seasons (2010/11 and 2011/12) at Cachoeirinha, State of Rio Grande do Sul, Brazil. The treatments consisted of four cover soil types in winter ryegrass (Lolium multiflorum), a leguminosus species (Ornithopus micranthus), a system with simultaneous cropping of ryegrass and Ornithopus and a fallow soil) and three fertilizer rates in rice grown in succession, according to the analysis of soil (without fertilizer and according to the expectations of Medium and Very High response to fertilization). The experimental design was a randomized complete block, disposed in split-plot, with four replications. The use of species cover crops during winter intensifies the addition of nutrients to the rice grown in succession. Among the species cover evaluated, leguminosus species has higher nutrient contribution to soil-plant system, especially N, both as in single culture or as simultaneous cropping with ryegrass, compared to ryegrass single culture. The presence of crop residue on soil surface, with yields considered medium or high, may be beneficial or harmful to the emergence of rice plants in relation to succession to fallow soil, depending mainly on rainfall regime that occurs during sowing-emergence period. Although the significant nutrient contribution given by plant cover crops, the results obtained in two years do not show that its use results in higher grain yield of rice in succession, regardless of the level of fertilization on rice.

A proposta de pesquisa associa os fatores que influenciam o valor nutricional da palha de arroz enfardada e sua suplementação com aditivos biotecnológicos, vizando a melhora dos processos fermentativos e do aproveitamento da fibra de baixa qualidade. O conjunto de estudos aqui apresentados foram conduzidos no setor de ruminantes do Laboratório de Ensino Zootécnico da UFRGS durante o período de março de 2011 a março de 2013. No capítulo II foram analisadas 42 amostras de palha de arroz enfardada, objetivando avaliar os efeitos dos fatores culturais e de fenação sobre a composição química, o valor energético, o fracionamento da proteína e a digestibilidade e ainda identificar as frações químicas que mais contribuem para a variação no valor nutricional entre as amostras. Os dados foram analisados usando o MIXED do pacote estatístico SAS e também por meio de análises de fatores, de correlação canônica, de discriminação e de agrupamento. No capítulo III avaliou-se a digestibilidade, os parâmetros e cinética da fermentação, a produção máxima de gases, as produções de metano e CO2 e a concentração de ácidos graxos voláteis de duas palhas (maior e menor valor nutricional) incubadas sem suplemento (SS) ou com suplemento mineral e energético-protéico (SMEP), enzimas fibrolíticas exógenas (SE) ou a combinação dos dois suplementos (SMEP + SE). Os dados foram analisados em arranjo fatorial 2 x 4 utilizando o PROC MIXED. Os resultados do capítulo II indicaram que existe grande variação no valor nutricional das amostras de palha de arroz. Estas diferenças foram atribuídas aos efeitos de ciclo de desenvolvimento, de época de enfardamento e de produtividade de grãos. De acordo com a análise de fatores, 86% da variação no valor nutricional nas amostras de palhas de arroz foram explicadas por 10 frações químicas. No capítulo III observou-se que o uso de suplemento mineral e energético-protéico, melhorou a digestibilidade in vitro da matéria seca e da matéria orgânica da palha de arroz de maior valor nutricional. O incremento de carboidratos e nitrogênio por meio dos suplementos SMEP e SMEP + SE resultou em aumento nas concentrações de N-NH3 e diminuição na produção de CO2 in vitro demonstrando importante efeito mitigador desses suplementos quando adicionados a dieta. / The proposed research associates identification of factors that influence the nutritional value of rice straw baled and supplementation of straw with biotechnological additive, aiming the improvement of fermentation processes, and consequently, a better utilization of low quality fiber present in rice straw baled using in vitro techniques. The set of studies presented here were carried in the ruminant sector of Laboratory of Animal Science of UFRGS. In Chapter II, 42 samples of rice straw baled were analysed to evaluate the effects of cultural and baled factors on chemical composition, energy value, fractionation of protein and digestibility, and to identify chemical fractions that contribute most to the variation in the nutritional value of the rice straw samples analyzed. Data set were analyzed using PROC MIXED and also by means of analysis of factors, canonical correlation, discriminant and cluster. In Chapter III was evaluated the digestibility parameters and fermentation kinetics, the maximum gas production, the production of methane and CO2 and the concentration of volatile fatty acids of straw from two rice straw (high and low nutritional value) incubated without supplement (WS) or with mineral and protein-energy supplement (MPES), exogenous fibrolytic enzymes (EE) or the combination of the two supplements (MPES + EE). Data were analyzed in 2 x 4 factorial arrangement using PROC MIXED. The results of Chapter II indicated great variation in the nutritional value of rice straw samples. These differences were attributed to the effects of development cycle, time of baling rice straw and grain yield. According to the factor analysis 86 % of the variations in the nutritional value of rice straw samples were explained by 10 chemical fractions. In Chapter III it was observed that the use of mineral and energy-protein supplement improved the in vitro digestibility of dry and organic matter of the rice straw with higher value nutricional. Increase of carbohydrate and nitrogen through supplements MPES and MPES + EE resulted in increased concentrations of NH3-N and decrease in CO2 production in vitro demonstrating important mitigating effect of these supplements when added to diet.

Lixiviados de centrais de resíduos industriais podem ser nocivos ao meio ambiente caso sejam lançados inadequadamente em mananciais hídricos, mas podem ser tratados e utilizados na agricultura com o aproveitamento dos nutrientes e de material orgânico. Deste modo, o objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de diferentes doses de lixiviado tratado nas propriedades químicas e eletroquímicas do solo, na dinâmica de nutrientes e elementos no solo e no rendimento de milho, arroz irrigado e milheto. Foram realizados estudos nas dependências do Departamento de Solos da UFRGS, onde a concentração do lixiviado tratado foi a principal variável. No primeiro estudo, avaliou-se o efeito da irrigação com lixiviado em atributos químicos de solo degradado, de percolado, nos teores de argila dispersa em água e na nutrição e produção de biomassa vegetal de plantas de milho. No segundo estudo, avaliou-se o rendimento e a absorção de nutrientes pelo arroz irrigado com lixiviado industrial tratado. No terceiro estudo analisaram-se as alterações eletroquímicas da solução do solo cultivado com arroz irrigado com lixiviado. No quarto estudo, avaliaram-se as alterações químicas de três solos bem como produção de biomassa vegetal e aspectos nutricionais de plantas de milheto irrigado com lixiviado. No estudo 1, a irrigação com lixiviado aumentou os teores de P, Na e CE no solo degradado, não alterou o desenvolvimento de milho, aumentou a absorção de macronutrientes à exceção de Ca e Mg e aumentou boa parte dos nutrientes, Na, a CE e DBO5. Para o arroz, a irrigação com lixiviado aumentou a salinidade do solo e os nutrientes em solução e no tecido, porém, o lixiviado em proporções crescentes, diminuiu o rendimento de grãos. A irrigação com lixiviado na cultura do milheto aumentou os teores de Na e K nos solos e no tecido das plantas, além do N no tecido. Mesmo com altos teores de Na nos solos desse estudo, não se verificaram alterações nos teores de argila dispersa em água. O gesso agrícola não teve efeito na lixiviação de Na e as chuvas lixiviaram a maior parte do Na. Dessa forma, a aplicação do lixiviado industrial pode ser uma fonte de nutrientes para o sistema solo-planta e uma alternativa ecológica de disposição de efluentes, desde que sejam monitorados os níveis de sódio. / Waste plant Leachates can be harmful to the environment if they are improperly discharged in water bodies, but can be treated and used in agriculture as a source of nutrients and organic material. The aim of this work was to evaluate the effect of different doses of treated leachate in the soil chemical and electrochemical properties, dynamic of soil nutrients and elements and yield of maize, rice and millet. All studies performed used different concentration of the treated leachate as the main variable. The first study assessed the effect of leachate irrigation on the chemical properties of a degraded soil, leachate and plants. The second study assessed the yield and nutrient uptake by rice irrigated with leachate. In the third study the electrochemical changes on soil solution was analyzed after leachate irrigation. The fourth study evaluated the chemical changes of three soils and nutritional aspects of millet plants irrigated with leachate. Maize irrigation with leachate increased the levels of P, Na and EC in the degraded soil, did not alter the growth of corn, and increased macronutrients uptakes except for Ca and Mg. Rice irrigation with leachate increased salinity, nutrients in solution and in tissue and decreased grain yield. Millet irrigation with leached increased levels of Na and K in soils and plant tissue, and N in the tissue. Gypsum had no effect and the rains leach most of the Na. The industrial leachate can be a major source of nutrients to the soil but sodium levels require some monitoring.

Atualmente existe um número crescente de estudos acerca da transformação de resíduos agroindustriais em novos produtos de maior valor agregado. Dentre estas transformações encontra-se o processo de pirólise, que converte o material residual em produtos sólidos, líquidos (bio-óleo + fase aquosa) e gasosos. No presente estudo, foram caracterizados os produtos gerados na pirólise de casca de arroz em reator de leito fixo. A composição química do bio-óleo obtido foi avaliada mediante a técnica de cromatografia gasosa bidimensional abrangente acoplada à espectrometria de massas quadrupolar (GC×GC/qMS), aliada à utilização de padrões e de índices de retenção. A determinação da porosidade e da área superficial do produto sólido foi realizada pela técnica de Brunauer–Emmett–Teller (BET) e também através do método BJH (Barret, Joyner e Halenda). O produto sólido gerado foi ativado utilizando diferentes proporções de carbonato de sódio, a fim de obter-se um material de elevada área superficial. O processo de ativação química do produto sólido oriundo da pirólise da casca de arroz em proporção mássica 1:3/800 °C/2h, apresentou excelentes resultados, aumentando significativamente a sua área de superfície de 3,8 m2g-1 para 1848 m2g-1 . Nos testes realizados nas razões mássicas de 1:2 e 1:1, ocorreu uma diminuição da área de superfície quando comparado com a área de superfície encontrada na razão mássica de 1:3, o que demonstra que o processo foi na condição 1:3/800 °C/2h, caracterizando ser um material com propriedades adsorventes Este material foi utilizado no processo de SPE para a adsorção dos compostos presentes na fase aquosa do bio-óleo analisados por HPLC-PDA. O carvão ativado produzido neste estudo foi eficiente para a adsorção de compostos identificados na fase aquosa da casca de arroz (fenóis, furanos e cetonas), que podem ser prejudicial para o meio ambiente, ou que podem futuramente ser recuperados para aplicações futuras. / Currently there are a growing number of studies on the transformation of agro-industrial waste in new products of higher added value. Among these transformations, the pyrolysis process converts the waste material into solid products, liquid (bio-oil) and gaseous. In this study, the products generated in the rice husk pyrolysis in fixed bed reactor were studied. The chemical composition of the bio-oil obtained was accomplished by comprehensive two-dimensional gas chromatography coupled to quadrupole mass spectrometry (GC×GC/qMS), allied to the use standards and retention indices. The determination of the porosity and the surface area of the solid product was performed by the technique of Brunauer-Emmett-Teller (BET) and also through the BJH method (Barrett, Joyner and Halenda). The solid product produced was activated using different proportions of sodium carbonate in order to obtain a high surface area material. The chemical activation of the solid product from the pyrolysis of the rice husk in the ratio 1: 3/800 ° C / 2h presented excellent results, significantly increasing its surface area from 3.8 m2g-1 to 1848 m2g- 1 . In the tests performed in the 1: 2 and 1: 1 mass ratios, a decrease in the surface area occurred when compared to the surface area found in the 1: 3 mass ratio, which shows that the process was in the 1: 3 condition / 800 ° C / 2h, characterizing to be a material with adsorbent properties This material was used in the SPE process as solid phase for adsorption of the compounds present in the aqueous phase of the bio-oil analyzed by HPLC-PDA. The activated carbon produced in this study may be effective for the adsorption of identified compounds in the aqueous phase of rice husk (phenols, furans and ketones) which may be harmful to the environment, or may be recovered for future applications.

Sistemas integrados de produção agropecuária (SIPA) propõem diversificação pela rotação de cultivos de grãos e pastagens. Como resultado, esses sistemas promovem maior variabilidade de atributos do solo, propiciando menor dependência de uso de insumos, como fertilizantes, pela maior eficiência de uso de nutrientes (eco-eficiência). Dessa forma, os SIPA aparecem como alternativa para garantir eco-eficiência nas terras baixas arrozeiras, as quais, com o sistema tradicional de monocultivo, não demonstram se sustentar no tempo. O objetivo deste estudo foi, no ambiente das terras baixas: i) avaliar o impacto de diferentes SIPA na variabilidade espacial e temporal de atributos químicos do solo e, ii) verificar a resposta do arroz irrigado à adubação em dois sistemas de produção, denominados de “convencional” (arroz-pousio, com preparo do solo) e “integrado” (SIPA) (arroz-azevém pastejado, em semeadura direta). O estudo foi realizado na fazenda Corticeiras, em um Planossolo Háplico, no município de Cristal/RS. Os atributos químicos de solo avaliados em relação à variabilidade espacial e temporal foram o pH e os teores de matéria orgânica (MO) e alumínio trocável (Al), com coleta de 90 amostras georreferenciadas, nos anos de 2013 e 2015. Para a mensuração da resposta à adubação, os níveis de fertilizantes adicionados variaram, em função da análise do solo, e corresponderam às expectativas de resposta do arroz irrigado (em kg ha-1 de N-P2O5-K2O): (i) testemunha, sem adubação; (ii) baixa (60-20-20); (iii) média (90-30-35); (iv) alta (120-40-50) e (v) muito alta (150-50-65). A variabilidade espacial do solo aumentou conforme mais diversificado o sistema, para os atributos pH e MO, demonstrando que os SIPA tendem a ser mais complexos e heterogêneos. Sistemas com maior frequência temporal do componente animal em pastejo apresentaram diminuição do pH, além de aumentos no teor de MO ao longo do tempo. A resposta do arroz à adubação no SIPA foi menor, em relação ao sistema convencional, apresentando maiores produtividades com menor fornecimento de nutrientes. Os resultados obtidos demonstram que os SIPA garantem aumento da eco-eficiência do sistema de produção de arroz irrigado nos subtrópicos, indo em direção à intensificação sustentável das terras baixas. / Integrated crop-livestock systems (ICLS) propose diversification by the rotation of cash crops and grazed pastures. As a result, these systems promote greater variability of soil attributes, providing less dependence on the use of inputs, such as fertilizers by the greater efficiency of nutrient use (eco-efficiency). Therefore, ICLS appear as alternative to ensure eco-efficiency in rice lowlands, which, with the traditional system of monoculture, do not show support in time. The objective of this study was, in the lowland environment: i) to evaluate the impact of different ICLS on the spatial and temporal variability of soil chemical attributes and, ii) to verify the response of irrigated rice to fertilization in two production systems, known as "conventional" (rice-fallow, with soil tillage) and "integrated" (ICLS)(winter grazing, under zero tillage). The study was carried out at the Corticeiras farm, in a Planossolo Háplico, in the Cristal/RS County. Soil chemical attributes evaluated in relation to spatial and temporal variability were pH and organic matter (OM) and exchangeable aluminum (Al), with the collection of 90 georeferenced samples in the years 2013 and 2015. In order to measure the response to fertilization, the levels of fertilizer added varied according to the soil analysis, and corresponded to the expected response to fertilization of irrigated rice (in kg ha-1 of N-P2O5-K2O): (i) No-fertilizer application; (ii) Low (60-20-20); (iii) Medium (90-30-35); (iv) High (120-40-50) and (v) Very high (150-50-65). The spatial variability of the soil increased as the system diversified, for the attributes pH and MO, demonstrating that the ICLS tend to be more complex and heterogeneous. Systems with higher frequency of the animal presented decrease in pH, in addition to increases in OM content over time. The response of rice to fertilization in ICLS was lower than the conventional system, presenting higher yields with lower nutrient supply. The results show that the ICLS ensure an increase in the eco-efficiency of the irrigated rice production system in the subtropics, towards the sustainable intensification of the lowlands.

Substâncias químicas utilizadas nas interações entre espécies podem ser ferramentas no manejo de pragas agrícolas. Este trabalho objetivou avaliar o uso de feromônio sexual sintético no monitoramento populacional do percevejo-do-colmo Tibraca limbativentris Stål, 1860 (Hemiptera: Pentatomidae) e o uso de fitormônios na indução de defesa de plantas de arroz ao percevejo T. limbativentris e ao percejevo-dogrão Oebalus pugnax Fabricius, 1775 (Hemiptera: Pentatomidae). Zingiberenol é o feromônio sexual de T. limbativentris, e oito isômeros deste composto foram impregnados em septos de borracha, combinados 2 a 2, configurando os tratamentos Z1, Z2, Z3 e Z4. Em ensaios de olfatometria, o tratamento Z1 (3S, 6S, 7R + 3R, 6R, 7R) foi superior ao Z4 e ao controle e, no campo, foi superior a todos os demais, mesmo em área com população baixa. Da mesma forma que as relações entre insetos, interações insetoplanta são baseadas em compostos químicos. Plantas atacadas emitem voláteis derivados das rotas do ácido jasmônico (AJ) e do ácido salicílico (AS), que repelem herbívoros e recrutam inimigos naturais. Plantas da cultivar BR-IRGA 409 receberam os tratamentos 1) herbivoria de T. limbativentris; 2) aspersão de solução AJ 2mM; 3) AJ 5mM; 4) AS 8mM; 5) AS 16mM; e 6) controle (etanol) e foram submetidas a avaliação da emissão de compostos por CG-EM e CG-DIC e testes de olfatometria. O tratamento com AS 16mM modificou o perfil cromatográfico de forma semelhante ao tratamento herbivoria, aumentando a emissão de salicilato de metila, e modificou o comportamento de fêmeas de T. limbativentris e do parasitoide Telenomus podisi Ashmead, 1893 (Hymenoptera: Scelionidae). A indução de defesa ao percevejo O. pugnax foi avaliada em plantas da cultivar Cocodrie utilizando metil jasmonato (MeJa), um derivado do AJ, como indutor. As plantas receberam os tratamentos 1) herbivoria de O. pugnax; 2) aspersão de solução MeJa 2mM; 3) MeJa 5mM; 4) AS 8mM; 5) AS 16mM; e 6) controle (etanol). A emissão de compostos foi avaliada por CG-EM e o desenvolvimento de ninfas e efeito nos componentes de rendimento foram avaliados em experimentos de casa de vegetação e campo. O tratamento com AS 16mM aumentou a emissão de salicilato de metila de forma semelhante ao tratamento herbivoria e dificultou o desenvolvimento e alimentação do percevejo. O hormônio AS induz defesas diretas e indiretas em arroz. Mais trabalhos devem ser feitos para verificar a dose adequada. / Chemical substances used in interactions among species may become tools for agricultural pest management. This work aimed to evaluate the use of synthetic sex pheromone for population monitoring of the rice stem stink bug Tibraca limbativentris Stål, 1860 (Hemiptera: Pentatomidae) and the use of plant hormones to induce rice defence to T. limbativentris and Oebalus pugnax Fabricius, 1775 (Hemiptera: Pentatomidae). Zingiberenol is the sexual pheromone of T. limbativentris. Eight isomers of this compound were impregnated in rubber septums, combined 2 to 2, configuring treatments Z1, Z2, Z3 and Z4. In olfactometry assays, Z1 (3S, 6S, 7R + 3R, 6R, 7R) was preferred over Z4 and check and, in field assays, over all the others isomers, even with a low population area. Like insects relationships, insect-plant interactions are based on chmical compounds. Plants under insect attack emit volatiles derived from routes of jasmonic acid (JA) and salicylic acid (SA), which repel herbivores and recruit natural enemies. Plants of BR-IRGA 409 variety received the treatments 1) herbivory of T. limbativentris; 2) spray until run off a JA 2mM solution; 3) JA 5mM 4) SA 8mM; 5) SA 16mM; and 6) check (ethanol) and were submitted to evaluation of volatiles compound emission by GC-MS and GC-FID and olfactometry tests. Treatment with SA 16mM modified chromatographic profile as the herbivory treatment, increasing methyl salicylate emission and changing the behavior of T. limbativentris and of the females of it parasitoid, Telenomus podisi Ashmead, 1893 (Hymenoptera: Scelionidae). Defense induction to thestink bug O. pugnax was evaluated in plants of Cocodrie veriety using methyl jasmonate (MeJa), a JA derivative, as elicitor. Plants were treated with 1) herbivory of O. pugnax; 2) spray 30 mL of MeJA 2mM solution; 3) MeJa 5mM; 4) SA 8mM; 5) SA 16mM; and 6) check (ethanol). Compound emission was evaluated by GCMS. Nymph development and yield components were evaluated in greenhouse and field experiments. Treatment with SA 16mM increased methyl salicylate emission, just like herbivory treatment, and made the nymph feeding and development more difficult. Salicylic acid elicits direct and indirect efenses in rice. Additional work should be done check the proper dose.

A wollastonita natural é um inosilicato de cálcio natural, formado por processos metamórficos e magmáticos, que envolvem carbonato intrusivo e rochas magmáticas. É usada principalmente em cerâmica, produtos de fricção (freios e embreagens), metalurgia (pós fluxantes), tintas e plásticos. Algumas das suas propriedades úteis são o seu alto brilho e brancura, baixa absorção de umidade e óleo, baixo conteúdo de voláteis e, natureza acicular, em alguns casos. Além disso, vem substituindo o amianto devido à sua estabilidade química e resistência térmica. A wollastonita pode ser extraída diretamente da natureza, ou ser produzida sinteticamente, usando recursos naturais não renováveis. Esses dois processos têm impactos ambientais negativos, pois, além de usarem recursos naturais não renováveis, demandam alto consumo de energia e água. As reservas mundiais de wollastonita natural são limitadas e distribuídas principalmente entre China, Finlândia, Índia México e Estados Unidos. No entanto, devido a particularidades de alguns desses países, a logística e as exportações podem ser prejudicadas. Considerando a importância desse material e, as limitações de sua extração e distribuição, é necessário o desenvolvimento de formas alternativas de sua obtenção. Esta tese apresenta dois resíduos, considerados coprodutos, de processos industriais que, devido às suas características químicas e físicas, possuem potencial de uso como matéria-prima para a obtenção de wollastonita: um possui alto teor de silício, e o outro consiste em um resíduo alcalino como fonte de cálcio. Com base nesse pressuposto, é apresentado um processo de obtenção de wollastonita a partir desses dois coprodutos de origem industrial. A obtenção da wollastonita foi planejada em três etapas: i) caracterização química, física e estrutural dos coprodutos e das wollastonitas comerciais; ii) desenvolvimento da metodologia para a obtenção de wollastonita a partir dos coprodutos e; iii) avaliação da wollastonita obtida. Os resultados das caracterizações química, física e estrutural dos coprodutos demonstram a viabilidade do uso desses materiais para a obtenção da wollastonita, por apresentarem composição química e física compatíveis com o produto final esperado. / Wollastonite is a natural calcium inosilicate formed by metamorphic and magmatic processes involving intrusive carbonate and magmatic rocks. It is mainly used in ceramics, friction products (brakes and clutches), metallurgy (flux powder), paints and plastics. Some of its useful properties are its high gloss and whiteness, low moisture and oil absorption, low volatile content, and acicular nature in some cases. In addition, it has been replacing asbestos because of its chemical stability and thermal resistance. Wollastonite can be extracted directly from nature or produced synthetically using nonrenewable natural resources. These two processes have negative environmental impacts because and, in addition to using non-renewable natural resources, they demand high energy and water consumption. World reserves of wollastonite are limited and distributed mainly among China, Finland, India, Mexico and the United States. However, due to some particularities of these countries, the logistics and the exports can be harmed. Considering the importance of this material and the limitations of its extraction and distribution, it is necessary to develop alternative ways of obtaining it. This thesis presents two residues of industrial processes that present potential of use as raw material to obtain wollastonite due to their chemical and physical characteristics: one that has a high content of silica and another one that consists of an alkaline residue as source of calcium. Based on this assumption, a process of obtaining wollastonite from these two coproducts of industrial origin is presented, which is planned in three steps: i) chemical, physical and structural characterization of commercial co-products and wollastonites; ii) development of the methodology for obtaining wollastonite from the co-products and; iii) evaluation of the obtained wollastonite. The results of the chemical, physical and structural characterization of the byproducts demonstrate the feasibility of the use of these materials to obtain wollastonite because they have chemical and physical composition compatible with the final product requirements.