A presente pesquisa teve por objetivos principais: (1) estudar a bioacumulação do metal cromo (40-50 \'mü\'g/L) na Clorophyceae Pseudokirchneriella subcapitata (Korshikov) Hindak 1990 e dos metais cobre (2-10 \'mü\'g/L) e cromo (1-6 mg/L) na macrófita Pistia stratiotes L.; (2) avaliar os mecanismos de detoxificação, as estratégias de defesa e tolerância de Pistia stratiotes L., visando recomendar seu uso na fitorremediação; ambos através do uso do Delineamento Composto Central (DCC) e Metodologia de Superficie de Resposta (MSR), e (3) estudar a dinâmica de remoção de nutrientes em wetlands construídos, plantados e não plantados com as macrófitas Typha sp. e Phragmites sp., submetidos a diferentes regimes de fluxo e condições hidráulicas de operação. A bioacumulação de cromo em P. subcapitata e sua relação com o biovolume demonstraram uma possível estratégia de detoxificação. P. stratiotes desenvolve uma bioacumulação mais intensa nas raízes, resultados que são confirmados pela peroxidação de lipídios e a indução do estresse oxidativo causado pelo cromo. As enzimas catalase e glutationa redutase, induzidas pelo cobre em P. stratiotes, também apresentaram atividade mais intensa nas raízes. O teor de clorofila, em geral apresentou aumento nos tempos iniciais e decresceu no decorrer do tempo, em concentrações mais elevadas de cromo e cobre. Na análise da emissão de fluorescência da clorofila, o rendimento fotossintético e o índice de vitalidade foram os parâmetros mais sensíveis ao estresse causado por cromo em P. stratiotes. Os resultados obtidos na pesquisa com o DCC e a MSR permitem recomendar seu uso na ecotoxicologia aquática, pois podem gerar modelos preditivos de toxicidade; ampliar a compreensão dos mecanismos de detoxicaçao; reduzir o número de experimentos sem perder a confiabilidade dos dados e reduzir a geração de resíduos. Nos estudos realizados com os wetlands construídos, os parâmetros físico-químicos avaliados revelaram variação sazonal durante o período experimental (verão/2007, invemo/2008 e verão/2008). Typha sp. e Phragmites sp. estão entre as plantas mais comumente utilizadas nos wetlands construídos e sua presença amplia as condições de filtração do sistema, mas a eficiência da espécie na remoção dos nutrientes (amônia e fosfato) depende do regime de fluxo e das condições hidráulicas aplicadas. Os sistemas com fluxo subsuperficial com a superfície livre de água foram os wetlands que desempenharam melhor capacidade na remoção de nutrientes. Uma vez que a poluição dos corpos d\'água tem sido um problema constante na atualidade, estudos como estes oferecem subsídios para propostas futuras de preservação e recuperação ambiental, além de ampliar os conhecimentos sobre as macrófitas e sua aplicação na descontaminação ambiental em corpos d\'água e em sistemas de depuração de águas residuárias. / This research had as main objectives: (1) study the bioaccumulation of chromium metal (40- 50 \'mü\'g/L) in Clorophyceae Pseudokirchneriella subcapitata (Korshikov) Hindak 1990 and of copper (2-10 \'mü\'g/L) and chromium (1-6 mg/L) in the macrophyte Pistia stratiotes L. (2) study the mechanisms of detoxification, defense strategies and tolerance of Pistia stratiotes L. in order to recommend their use in phytoremediation, both through the use of Central Composite Design (DCC) and Response Surface Methodology (RSM), and (3) study the dynamics of nutrient removal in constructed wetlands, planted and unplanted with macrophytes: Typha sp. and Phragmites sp. subjected to different flow regimes and hydraulic conditions of operation. The bioaccumulation of chromium in P. subcapitata and its relation to biovolume shows a possible strategy for detoxification. P. stratiotes develops a more intense bioaccumulation in roots and these results are confirmed by lipid peroxidation and induction of oxidative stress caused by chromium. The enzymes catalase and glutathione reductase induced by copper in P. stratiotes, also showed the strongest activity in the roots. The chlorophyll content in general showed an increase in early and decreased over time, in higher concentrations of chromium and copper. In analyzing the fluorescence emission of chlorophyll, the photosynthetic yield and the index of vitality were the parameters most sensitive to stress caused by chromium in P. stratiotes. The results obtained in research with the DCC and MSR allowed to recommend their use in aquatic ecotoxicology, because they allow: to generate predictive models of toxicity, the simulation of such models expanding the understanding of the mechanisms of detoxification; reduce the number of experiments without losing the reliability of data and reducing waste generation. In studies with constructed wetlands, the physicochemical parameters evaluated showed seasonal variation observed during the experimental period (summer/2007, winter/2008, summer/2008). Typha sp. and Phragmites sp. are among the most commonly used plants in constructed wetlands, and its presence extends the conditions of filtration system, but the efficiency of the species in the removal of nutrients (ammonia and phosphate) depends on the flow regime and hydraulic conditions applied in the system. The systems with subsurface flow with free surface water wetlands that have been played better capacity in removing nutrients. Pollution of water bodies has been a constant problem at the moment, and studies like these provi de input for future proposals for the preservation and environmental restoration, in addition to expanding our knowledge on the macrophytes, and its application in environmental remediation in water bodies and systems purification of wastewater.

A mistura vertical de águas profundas, ricas em nutrientes e de baixas temperaturas, características da Água Central do Atlântico Sul (ACAS), com águas de baixa d;sponibilidade nutricional, baixa biomassa fitoplanctônica e de temperaturas mais elevadas, características da Água Costeira (AC), da região de Ubatuba, foi simulada através da realização de bioensaios. As águas foram incubadas com as populações fitoplanctônicas naturais, sem enriquecimentos nutricionais, sob diferentes níveis de atenuação radiação solar incidente total (100, 30 e 10% de IL) e temperatura igual a da água do mar de superfície. o potencial quimico e biológico dos dois tipos de água (ACAS e AC) e de uma mistura equitativa de ambas, foi avaliado através do monitoramento diário de aspectos quali- quantitativos do fitoplâncton (Clorofila-a, contagem e identificação das células e taxas de produção primária) e do teor de nutrientes dissolvidos no meio, durante o período de incubação. Foram realizadas três etapas experimentais: em Jul/88, Jan/89 e Jul/89 com durações de 8, 15 e 14 dias, respectivamente. A mistura da ACAS com AC apresentou os melhores rendimentos máximos de Clorofila-a e produção primária, sob os níveis de 100 e 30 % de IL. A 10% de IL, a ACAS mostrou- se mais produtiva do que quando misturada à AC e, em termos de Cl-a integral, teve rendimento superior inclusive ao obtido pela Mistura a 100% de IL. A AC apresentou um rendimento menor que as outras duas águas sob os três niveis de luz utilizados. Sob intensidades luminosas mais altas os nutrientes foram rapidamente assimilados causando uma floração de espécies oportunistas (diatomáceas) logo no inicio do periodo de incubação, o que não foi observado sob intensidades luminosas menores. Os resultados ainda indicam que os \"lag-time\" observados no inverno foram significativamente maiores que os do verão. Foi também possivel observar a existência de uma estratificação fisiológica das populações fitoplanctônicas presentes em uma mesma massa d\' água, em função da profundidade, no inverno. Esta estratificação provavelmente deveu-se à diferentes suprimentos nutricionais de origem orgânica que estariam disponiveis apenas para as populações da água de fundo, possivelmente devido a interação da água com o sedimento. Estes resultados demostram a grande importância da água da ACAS como agente fertilizador para as águas oligotróficas da região, permitindo a ocorrência de produção nova. / The vertical mixing of the rich, low temperature, deep South Atlantic Central Water (SACW), with the low nutrient, low phytoplanktonic biomass and hiSh temperature Coastal Water (CW), irom Ubatuba region, was simulated erforming bioassays. The waters were incubated with the authoctonous phytoplankton without any nutrient addition, under ifferent attenuation levels (100, 30 and 10% ) of the total incident solar radiation and at the same temperature as the urface sea water. The chemical and biological potential of each water (SACW and CW), and of an equivalent mixture of them, wa evaluated by means of a daily monitoring of quali and quantitative phytoplankton aspects (Chl-a, cell counting and photosynthetic rates) and of the dissolved nutrient concentrations durins the incubation period. Three series of experiments were performed: Jul/88, Jan/89 and Jul/89, lasting 8, 15 and 14 days espectively. The mixing of SACW and CW presented the best maximum yield oi chlorophyll and photosyntetic rates under 100 and 30% solar radiation. Under 10% SACW alone waa more productive than mixed with CW and, considering integral chlorophyll-a during the whole period. it preaented a higher yield than the one obtained with Mixed Water under 100% oí solar radiation. CW preaented the lowest yield under the experimental light leveI used. Under high light intensi ties nutrients were quickly assimilated inducing a bloom of opportunist species (diatoms) at the begining of the incubation period, which was not observed under low light intensities.(diatoms) at the begining of the incubation period, which was not observed under low light intensities. Results also indicate that the Ias times observed during winter were ignificantIy higher than those during summer. It was possible to observe the existence of a Physiological atratification among phytoplank.tonic populations from the same water mass, as a function of depht, durins winter. This phenomenon was probably due to diatinct nutricional aupply of orsanic origen that would be avaiIabIe to deep populations only, possibly as a consequence of ater/sediment interactiona. These results demonstrate the great importance of SACW as a fertilizer agent to the oligothrophic waters of the region, allowing the occurrence of new production.

O Brasil é o segundo maior produtor e exportador de soja (Glycine max L. Merrill) no mundo. A produção é altamente dependente de fatores climáticos, incluindo a temperatura e quantidade de chuva. A soja cultivada no sul do país em 2005 sofreu déficit hídrico causado por temperaturas altas acompanhado por umidade baixa durante o estádio reprodutivo. Pouco se sabe sobre a influência do déficit hídrico na degradação da clorofila e na qualidade dos grãos em geral. Nesse trabalho foram analisadas, numa primeira etapa, as características químicas e bioquímicas de cinco amostras de soja, provenientes de três cultivares que cresceram sob déficit hídrico e que não atendiam aos padrões para comercialização por conter altas quantidades de sementes verdes. Os grãos foram analisados quanto a diversos parâmetros físico-químicos e bioquímicos incluindo a análise dos pigmentos verdes imediatamente após a colheita e após 20 meses de armazenamento. A acidez foi medida adicionalmente após 30 meses de armazenamento. A atividade de água e umidade foram 0,6-0,7 e 8,7 %-11,9 %, respectivamente, e não mudaram durante a estocagem, mas houve um aumento em acidez o que indica atividade de lipases. A atividade da lipoxigenase 1 foi significativamente prejudicada. Imediatamente após a colheita os pigmentos verdes correspondiam a feofitina a, feofitina b e pequenas quantidades de clorofila a e b, e traços de outros derivados da clorofila, em ordem decrescente. Após 20 meses de estocagem quase todos os pigmentos haviam desaparecido. O déficit hídrico provavelmente aumentou a permeabilidade das membranas, o que levou a um aumento do pH e promoveu a transformação das clorofilas para feofitinas. Na segunda etapa do trabalho foi estudado o estágio avançado da degradação natural da clorofila na qual desaparece a coloração esverdeada dos grãos. Esta etapa corresponde à formação de catabólitos incolores (NCC), mas existem controvérsias se essas substâncias são os produtos finais da degradação. Assim, foram investigadas a formação e degradação dos NCC durante a maturação da soja e o efeito do tratamento térmico pós-colheita. A soja foi colhida em seis estádios de maturação e a formação dos NCC foi analisada por HPLC após secagem dos grãos a 40 e 60°C. Todas as amostras contiveram frações com um máximo de absorbância a 320 nm, considerado típico para os NCC. Os teores aumentaram até o 114o dia após a semeadura e decresceram significativamente em estádios mais avançados de maturação. Nas amostras secas a 40 e 60°C os teores de NCC foram menores, devido a níveis iniciais de clorofila inferiores. Esses resultados indicam que os NCC em soja provavelmente não sejam os produtos finais da degradação da clorofila. A sua redução em estádios mais avançados de maturação indica a sua metabolização para outras substâncias. / Brazil is the second largest soybean (Glycine max L. Merrill) producer and exporter in the world. The production depends on climatic factors, like temperature and rain volume. Soybeans cultivated in the south of the country in 2005 suffered drought stress imposed by adverse high ambient temperature, accompanied by low humidity during the reproductive stage. Little information is available regarding drought stress on quality of grains. In this study, firstly, chemical and biochemical characteristics of five soybean samples belonging to three cultivars grown under drought stress and did not meet standards for marketing due to high amounts of green seeds, were evaluated. Grains were analyzed for several physicochemical ad biochemical parameters, including analysis of pigment contents, immediately after harvest and after 20 months of storage at room temperature. Acidity was measured additionally after 30 month of storage. Water activity and humidity were 0.6 - 0.7 and 8.7 % - 11.9 %, respectively, and did not change during storage time, but there was an increase in acidity, which alludes to lipase activity. The activity of lipoxygenase 1 was significantly prejudiced. Immediately after harvest, green pigments corresponded mainly to pheophytin a, followed by pheophytin b, small quantities of chlorophyll b and chlorophyll a and traces of other chlorophyll derivatives. After 20 months of storage almost all green pigments had disappeared. Drought stress probably enhanced membrane permeability, which led to a lower pH and promoted transformation of chlorophylls to pheophytins. In the second part of the study, the advanced stage of natural chlorophyll degradation was investigated, in which the green colour of the seeds disappears. This stage corresponds to the formation of non-coloured chlorophyll catabolites (NCC), but there are controversies if those are the final products. Thus, the formation and degradation of NCC during soybean (Glycine max L. Merrill) maturation and two post-harvest drying temperatures was investigated. Soybean was harvested at six maturation stages and the formation of NCC was analyzed by HPLC after drying at 40°C and 60°C. All samples contained fractions with an absorption maximum at 320 nm, which are considered typical for NCC. The amounts of NCC increased until 114 days after plantation, and were significantly lower in advanced maturation stages. In samples dried at 40°C and 60°C, NCC amounts were lower, due to inferior initial chlorophyll levels. These results indicate that the NCC in soybeans might not be the final products of chlorophyll degradation. Their reduction in advanced maturation stages may be due to further metabolization.

A adição ao solo de resíduo vegetal de elevada relação C/N no sistema \"cana crua\", afeta o equilíbrio entre os processos de entrada e saída do N no sistema solo-planta-atmosfera. Assim, a presença da palhada modifica o agrossistema fazendo-se necessários ajustes no manejo da fertilização nitrogenada. Nesse sentido, quatro estudos foram desenvolvidos com os seguintes objetivos: (i) Avaliar as características produtivas e nutricionais da cultura da cana-de-açúcar de modo a identificar a fonte e a dose de N de maior eficiência agronômica; (ii) Quantificar a recuperação do N proveniente do fertilizante pela cana-de-açúcar; (iii) avaliar o potencial de inibição do íon cloreto na nitrificação no solo; (iv) avaliar as taxas de mineralização e imobilização do N-fertilizante e a sua interação com o Nnativo do solo. Em campo, foi conduzido um experimento em Latossolo Vermelho distróficocom cana-de-açúcar. O delineamento experimental foi o de blocos casualizados, com quatro repetições e nove tratamentos, com as fontes nitrogenadas: sulfato de amônio, YaraBela NitromagTM, nitrato de amônio e ureia na dose de 100kg ha-1 de N, cloreto de amônio, nas doses de N: 50, 100, 150 e 200 kg ha-1, e controle. Foram instaladas microparcelas com aplicação das fontes marcadas no isótopo 15N na dose de 100 kg ha-1 de N. Os fertilizantes nitrogenados foram aplicados manualmente, sobre a palhada. Posteriormente, amostras do solo coletadas previamente foram incubadas aerobiamente por um período de 21 dias. O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado com quatro repetições e os tratamentos constaram da combinação de sulfato de amônio ou cloreto de amônio, na dose de 100 mg kg-1 de nitrogênio, com cloreto de potássio na dose de 100 ou 200 mg kg-1 de cloro. Avaliou-se, também, doses de cloreto de amônio (50, 100 e 200 mg kg-1 de N). As formas de N-mineral foram determinadas por meio de sistema de análise por injeção em fluxo. Amostras de solo foram, também, incubadas aerobiamente por um período de 20 semanas. O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado com três repetições e seis tratamentos, constituindo-se um fatorial 3x2 (Namídico, N-amoniacal ou sem N versus com ou sem resíduo de cana). As fontes nitrogenadas (enriquecidas com 2% em átomos de 15N) foram aplicadas superficialmente no solo na dose de 100 mg kg-1 de N e o resíduo de cana-de-açúcar incorporado na dose de 5,2 g kg-1. O fornecimento de doses de N na forma de cloreto de amônio resultou em decréscimo de produtividade de colmos e açúcar. As fontes nítrico/amoniacais promoveram maior atividade da enzima redutase do nitrato nas folhas da cana-de-açúcar, porém, não apresentaram influência no acúmulo total de N. O aproveitamento do N-fertilizante pela cana-de-açúcar foi da ordem de 60% nos estádios iniciais, reduzindo-se para aproximadamente 20% próximo à fase de maturação. O íon cloreto reduziu a concentração de nitrato no solo devido a ação do ânion na reação de nitrificação. A incorporação de resíduo de cana-de-açúcar ao solo promoveu maiores taxas de imobilização do N e a aplicação de sulfato de amônio resultou em maior mineralização do N nativo do solo comparado a ureia. / The addition of plant residue with high C/N ratio to the soil in a \"green cane\" system affects the balance of input/output processes of N in a soil-plant-atmosphere system. Thus, the presence of straw modifies the agroecosystem requiring adjustments in management of nitrogen fertilization. Accordingly, four studies were developed to: (i) evaluate the nutritional and productive characteristics of sugarcane crops to identify the source and N rates of greater agronomic efficiency; (ii) quantify the sugarcane N recovery from fertilizers; (iii) assess the potential inhibition of chloride ion in reaction to soil nitrification, (iv) evaluate mineralization and immobilization rates of fertilizer-N and their interaction with the native soil N. We conducted a field experiment on a Typic Hapludox with sugarcane, in the 2009/2010 harvest. The experimental design was a randomized block with four replications and nine treatments with nitrogen sources: ammonium sulfate, YaraBela NitromagTM, ammonium nitrate and urea at 100 kg N ha-1, ammonium chloride at N doses: 50, 100, 150 and 200 kg ha-1 and control. Microplots were installed with application of nitrogen sources labeled 15N at 100 kg N ha-1. Nitrogen fertilizers were applied manually over straw. Subsequently, previously collected soil samples were incubated aerobically for 21 days. The experimental design was completely randomized with four replications and the treatments consisted of ammonium sulfate or ammonium chloride at 100 mg N kg-1 with potassium chloride at a chlorine dose 100 or 200 mg kg-1. We also evaluated doses of ammonium chloride (50, 100, and 200 mg N kg-1). Forms of mineral-N were determined by Flow Injection Analysis (FIA) system. Soil samples were incubated aerobically for 20 weeks. The experimental design was completely randomized with three replications and six treatments, comprising a 3x2 factorial (amidic-N, ammonium- N or without N versus with or without cane residue). Nitrogen sources (enriched with 2 atom% 15N) were applied to the soil surface at a N dose of 100 mg kg-1 and residue sugarcane incorporated at 5.2 g kg-1. The N supply in ammonium chloride form resulted in decreased yield of sugar and stalks. Nitric-ammonium sources promoted higher activity of nitrate reductase in sugarcane leave; however, they did not affect total N accumulation. The sugarcane recovery of fertilizer-N was approximately 60% in early stages, dropping to about 20% near the maturity stage. The chloride ion reduced nitrate concentration in soil due to the anion action in the nitrification reaction. The sugarcane residue incorporation to the soil showed higher N immobilization rates and the use of ammonium sulfate resulted in higher N mineralization rates of native soil N compared to urea.

Em ambientes costeiros, a variabilidade da biomassa de fitoplâncton é dirigida por forçantes físicas locais que apresentam distintas escalas temporais em ocorrência, intensidade e durabilidade. No canal de São Sebastião, ambiente advectivo, parte-se do pressuposto de que qualquer adição da biomassa de fitoplâncton não se deve ao crescimento local, mas ao transporte de células fitoplanctônicas movidas pelas correntes guiadas a ventos e marés. Dessa maneira, o objetivo central deste trabalho é analisar a variabilidade em alta frequência das variações da biomassa fitoplanctônica e investigar suas relações temporais com a intensidade e direção dos ventos e a amplitude das marés. Em média, o acúmulo de clorofila é estável no tempo, com curtos episódios de lento aumento e diminuições bruscas da biomassa fitoplanctônica, sendo os valores encontrados relativamente baixos, característicos de ambientes oligomesotróficos. Análises espectrais da série temporal da concentração de clorofila-a e da altura da maré revelaram alta correlação entre as duas séries durante as marés de sizígia, com periodicidades de aproximadamente 12 e 24 horas. Em relação à direção e intensidade do vento, o espectro cruzado de ondaletas apresentou áreas de forte correlação com a clorofila-a e periodicidades dominantes de três dias. Além disso, observou-se que ventos vindos do quadrante norte/nordeste carregam águas com maiores concentrações de materiais particulados ou detritos. / In coastal environments, the dynamics of phytoplankton biomass is driven by local physical forcings that have different time scales in occurrence, intensity and durability. For being an advective environment, it is normally assumed that any positive change in phytoplankton biomass in the São Sebastião Channel is not due to local growth, but to the transport of phytoplankton cells moved by currents associated with winds and tides. Thus, the main objective of this project is to analyze the variability in high-frequency variations of the phytoplankton biomass and investigate their temporal relationships with intensity and direction of winds and high tides. On average, the chlorophyll accumulation is stable over time, with short episodes of slow rise and sudden decreases of phytoplankton biomass and relatively low values, characteristic of oligo-mesotrophic environments. Spectral analysis of the time series of chlorophyll a concentration and tide height showed a high correlation between the two series during the spring tides, and dominant periodicities of about 12 to 24 hours. Regarding direction and intensity of the wind, the cross wavelet spectrum presented strong correlation areas with chlorophyll a and dominant periodicities of 3 days. In addition, it was observed that winds from the north/northeast quadrant carry water with higher concentrations of particulate matter or debris.

Em escalas interanuais a advecção de calor, sal e nutrientes pode afetar a produtividade primária. Pode-se citar a Circulação de Revolvimento Meridional (MOC) no impacto da concentração de clorofila. Neste estudo, a partir do método Multidimensional Empirical Mode Decomposition foram obtidos tendências decadais de PAR, nitrato integrado na coluna d\'água, concentração de clorofila e fluxo de volume da MOC. Em variações de baixa frequência há uma relação entre o transporte de volume da MOC com o nitrato integrado na coluna d\'água no Atlântico Sul, e consequentemente, na concentração de clorofila. Dois possíveis cenários foram identificados sobre o efeito da MOC no nitrato integrado e na concentração de clorofila. O cenário 1 apresenta uma relação direta no sistema MOC-nitrato integrado-concentração de clorofila, enquanto o efeito do cenário 2 é indireto, com a MOC afetando outras variáveis que perturbam o sistema. Neste estudo também foi analisado a influência de teleconexões atmosféricas na MOC do Atlântico Sul. Foi achado indícios da influência da Oscilação Antártica na MOC do Atlântico Sul em escalas decadais. Conclui-se que variações de baixa frequência no fluxo de volume da MOC alteram o padrão espaço-temporal da concentração de clorofila no Atlântico Sul. / On interannual timescales the advection of heat, salt and nutrients can affect the primary production. The influence of the Meridional Overturning Circulation (MOC) over the chlorophyll concentration can be mentioned. In this study, decadal trends of PAR, integrated nitrate over the water column, chlorophyll and volume flux of the MOC were obtained using the Multidimensional Empirical Mode Decomposition method. On low frequency variations there is a relationship between the MOC volume transport with integrated nitrate over the water column in the South Atlantic, and therefore, on chlorophyll concentration. Two scenarios were identified as possible mechanisms of influence of the MOC over integrated nitrate and chlorophyll concentrations. Scenario 1 presents a direct relationship on the system MOC-integrated nitrate-chlorophyll concentration, while scenario 2 has an indirect effect, with the MOC affecting other variables that disturb the system. In this study the influence of atmospheric teleconnections on the South Atlantic MOC were also investigated. It was found evidence that the Antarctic Oscillation can affect the South Atlantic MOC on decadal timescales. It was concluded that low frequency variability on the volume flux of the MOC can alter the spatiotemporal pattern of the chlorophyll concentration on the South Atlantic.

A adubação equilibrada com nitrogênio e enxofre pode alterar a nutrição e produção das gramíneas forrageiras. Mediante as aplicações de combinações de doses de nitrogênio com doses de enxofre, objetivou-se avaliar os efeitos: a) nas frações desses nutrientes no solo e correlacionar com as quantidades acumuladas desses nutrientes pela Brachiaria brizantha cv. Marandu; b) nas variáveis de crescimento, concentração total e formas inorgânicas de nitrogênio e enxofre e relação N:S nas raízes da gramínea forrageira; c) no consumo e eficiência do uso da água pela gramínea; d) nas variáveis estruturais, produção de massa seca e na quantidade acumulada desses nutrientes no capim-marandu e, e) na diagnose nutricional de nitrogênio e enxofre no capim, buscando determinar os níveis críticos para esses nutrientes. Dois experimentos simultâneos foram conduzidos em casa de vegetação, um com e outro sem o capim-marandu, no período de setembro a dezembro de 2008, utilizando um solo classificado como Neossolo Quartzarênico. Cinco doses de nitrogênio (0; 100; 200; 300 e 400 mg dm-3) foram combinadas com cinco doses de enxofre (0; 10; 20; 30 e 40 mg dm-3) em um fatorial 52 fracionado, com quatro repetições. No experimento sem plantas verificou-se o efeito da adubação com doses de nitrogênio e enxofre nas frações desses nutrientes no solo. A adubação com nitrogênio aumentou as frações inorgânicas de nitrato e amônio, nitrogênio total hidrolisável, nitrogênio amoniacal hidrolisável, aminoaçúcar e nitrogênio não identificado. A aplicação de doses de enxofre incrementou enxofre-éster e o enxofre residual do solo. No experimento com plantas observou-se que o fornecimento de doses de nitrogênio com doses de enxofre aumentou a massa seca de raízes, as concentrações de enxofre, nitrato e sulfato nas raízes, enquanto o comprimento e a superfície radicular, concentrações de nitrogênio e de amônio e relação N:S no sistema radicular responderam significativamente às doses de nitrogênio. Ocorreu aumento no consumo e na eficiência do uso da água pelo capim com adubação combinada de doses de nitrogênio com doses de enxofre. Número de folhas, número de perfilhos, área foliar, massa seca da parte aérea e quantidade acumulada de nutrientes pela parte aérea do capim responderam significativamente à adubação nitrogenada no primeiro corte das plantas, mas houve a necessidade de adicionar o enxofre na adubação com nitrogênio para maximizar essas variáveis nos dois crescimentos seguintes do capim. Apenas a adubação com nitrogênio foi significativa no primeiro período de crescimento, enquanto as combinações de doses de nitrogênio com doses de enxofre foram significativas no segundo e terceiro períodos de crescimento para o valor SPAD, concentrações de nitrogênio e enxofre e relação N:S nas folhas diagnósticas do capim. Correlações significativas entre a concentração de nitrogênio nas folhas diagnósticas e o valor SPAD foram observadas para os três períodos de crescimento do capim. A falta de resposta ao enxofre no primeiro período de crescimento da gramínea mostrou a baixa demanda por esse nutriente nessa fase. Os benefícios da adubação nitrogenada foram maximizados pelo suprimento conjunto com enxofre nos dois períodos subseqüentes de crescimento do capim-marandu. / Nitrogen and sulphur balanced fertilization may change mineral nutrition and yield of forage grasses. Based on the supply of combinations of nitrogen and sulphur rates, the objectives were to evaluate the effects: a) in these nutrient fractions in the soil and to correlate this fractions with nitrogen and sulphur content in Brachiaria brizantha; b) the combination of nitrogen rates with sulphur rates on the root growth characteristics, in nitrogen and sulphur, total concentration and inorganic forms and N:S ratio in roots of the forage grass; c) on water consumption and efficient use by Marandu palisadegrass; d) on structural characteristics, aboveground forage yield and nutrient content in the grass and e) on nutritional diagnosis of these nutrients in the forage, trying to obtain the critical levels of these nutrients. Two experiments were carried out at the same time under greenhouse conditions, one with and one without the Marandu palisadegrass from September to December 2008, and the soil was an Entisol. Five nitrogen rates (0; 100; 200; 300 and 400 mg dm-3) were combined with five sulphur rates (0; 10; 20; 30 and 40 mg dm-3) in fractionated 52 factorial, with four replications. In the experiment without plants, the nitrogen and sulphur fertilization changed these nutrients fractions in the soil. Nitrogen fertilization increased inorganic fractions of nitrate and ammonium, hydrolyzable total nitrogen, hydrolyzable ammonium, amino sugars and unidentified nitrogen. Application of sulphur rates increased estersulphur and residual sulphur in the soil. In the experiment with plants, supply of both nitrogen and sulphur increased root dry matter production, total sulphur, nitrate and sulphate-sulphur concentrations, while for total root length and root surface area, total nitrogen and ammonium concentrations and N:S only ratio nitrogen rates had significant responses. Nitrogen and sulphur rates increased the water consumption and efficiency of use by grass. Numbers of leaves, number of tillers, leaf area, shoot dry masss and nitrogen content in the shoots of forage grass showed significant responses to nitrogen fertilization in the first growth period but it was necessary to add sulphur in the fertilization to maximize these variables for following two growth period of the grass. Only nitrogen fertilization was significant in the first growth period, while the combinations of nitrogen and sulphur rates were significant for the SPAD value, concentrations of nitrogen and sulphur and N:S ratio in diagnostic leaves of the grass. Significant correlation was observed for nitrogen concentration in diagnostic leaves and SPAD value the three growth periods. Sulphur demand by Marandu palissadegrass was low in the first growth period, but the nitrogen fertilization benefits were maximized by adding sulphur in the fertilization of this grass.

A adubação equilibrada com nitrogênio e enxofre pode alterar a nutrição e produção das gramíneas forrageiras. Mediante as aplicações de combinações de doses de nitrogênio com doses de enxofre, objetivou-se avaliar os efeitos: a) nas frações desses nutrientes no solo e correlacionar com as quantidades acumuladas desses nutrientes pela Brachiaria brizantha cv. Marandu; b) nas variáveis de crescimento, concentração total e formas inorgânicas de nitrogênio e enxofre e relação N:S nas raízes da gramínea forrageira; c) no consumo e eficiência do uso da água pela gramínea; d) nas variáveis estruturais, produção de massa seca e na quantidade acumulada desses nutrientes no capim-marandu e, e) na diagnose nutricional de nitrogênio e enxofre no capim, buscando determinar os níveis críticos para esses nutrientes. Dois experimentos simultâneos foram conduzidos em casa de vegetação, um com e outro sem o capim-marandu, no período de setembro a dezembro de 2008, utilizando um solo classificado como Neossolo Quartzarênico. Cinco doses de nitrogênio (0; 100; 200; 300 e 400 mg dm-3) foram combinadas com cinco doses de enxofre (0; 10; 20; 30 e 40 mg dm-3) em um fatorial 52 fracionado, com quatro repetições. No experimento sem plantas verificou-se o efeito da adubação com doses de nitrogênio e enxofre nas frações desses nutrientes no solo. A adubação com nitrogênio aumentou as frações inorgânicas de nitrato e amônio, nitrogênio total hidrolisável, nitrogênio amoniacal hidrolisável, aminoaçúcar e nitrogênio não identificado. A aplicação de doses de enxofre incrementou enxofre-éster e o enxofre residual do solo. No experimento com plantas observou-se que o fornecimento de doses de nitrogênio com doses de enxofre aumentou a massa seca de raízes, as concentrações de enxofre, nitrato e sulfato nas raízes, enquanto o comprimento e a superfície radicular, concentrações de nitrogênio e de amônio e relação N:S no sistema radicular responderam significativamente às doses de nitrogênio. Ocorreu aumento no consumo e na eficiência do uso da água pelo capim com adubação combinada de doses de nitrogênio com doses de enxofre. Número de folhas, número de perfilhos, área foliar, massa seca da parte aérea e quantidade acumulada de nutrientes pela parte aérea do capim responderam significativamente à adubação nitrogenada no primeiro corte das plantas, mas houve a necessidade de adicionar o enxofre na adubação com nitrogênio para maximizar essas variáveis nos dois crescimentos seguintes do capim. Apenas a adubação com nitrogênio foi significativa no primeiro período de crescimento, enquanto as combinações de doses de nitrogênio com doses de enxofre foram significativas no segundo e terceiro períodos de crescimento para o valor SPAD, concentrações de nitrogênio e enxofre e relação N:S nas folhas diagnósticas do capim. Correlações significativas entre a concentração de nitrogênio nas folhas diagnósticas e o valor SPAD foram observadas para os três períodos de crescimento do capim. A falta de resposta ao enxofre no primeiro período de crescimento da gramínea mostrou a baixa demanda por esse nutriente nessa fase. Os benefícios da adubação nitrogenada foram maximizados pelo suprimento conjunto com enxofre nos dois períodos subseqüentes de crescimento do capim-marandu. / Nitrogen and sulphur balanced fertilization may change mineral nutrition and yield of forage grasses. Based on the supply of combinations of nitrogen and sulphur rates, the objectives were to evaluate the effects: a) in these nutrient fractions in the soil and to correlate this fractions with nitrogen and sulphur content in Brachiaria brizantha; b) the combination of nitrogen rates with sulphur rates on the root growth characteristics, in nitrogen and sulphur, total concentration and inorganic forms and N:S ratio in roots of the forage grass; c) on water consumption and efficient use by Marandu palisadegrass; d) on structural characteristics, aboveground forage yield and nutrient content in the grass and e) on nutritional diagnosis of these nutrients in the forage, trying to obtain the critical levels of these nutrients. Two experiments were carried out at the same time under greenhouse conditions, one with and one without the Marandu palisadegrass from September to December 2008, and the soil was an Entisol. Five nitrogen rates (0; 100; 200; 300 and 400 mg dm-3) were combined with five sulphur rates (0; 10; 20; 30 and 40 mg dm-3) in fractionated 52 factorial, with four replications. In the experiment without plants, the nitrogen and sulphur fertilization changed these nutrients fractions in the soil. Nitrogen fertilization increased inorganic fractions of nitrate and ammonium, hydrolyzable total nitrogen, hydrolyzable ammonium, amino sugars and unidentified nitrogen. Application of sulphur rates increased estersulphur and residual sulphur in the soil. In the experiment with plants, supply of both nitrogen and sulphur increased root dry matter production, total sulphur, nitrate and sulphate-sulphur concentrations, while for total root length and root surface area, total nitrogen and ammonium concentrations and N:S only ratio nitrogen rates had significant responses. Nitrogen and sulphur rates increased the water consumption and efficiency of use by grass. Numbers of leaves, number of tillers, leaf area, shoot dry masss and nitrogen content in the shoots of forage grass showed significant responses to nitrogen fertilization in the first growth period but it was necessary to add sulphur in the fertilization to maximize these variables for following two growth period of the grass. Only nitrogen fertilization was significant in the first growth period, while the combinations of nitrogen and sulphur rates were significant for the SPAD value, concentrations of nitrogen and sulphur and N:S ratio in diagnostic leaves of the grass. Significant correlation was observed for nitrogen concentration in diagnostic leaves and SPAD value the three growth periods. Sulphur demand by Marandu palissadegrass was low in the first growth period, but the nitrogen fertilization benefits were maximized by adding sulphur in the fertilization of this grass.

A presença de clorofila e/ou seus derivados em óleos provenientes da extração de grãos verdes reduz sua estabilidade oxidativa, confere coloração escura indesejável e diminui a velocidade do processo de hidrogenação, sendo que a sua remoção, eleva o custo da refinação. Da mesma forma, a presença do pigmento reduz o valor comercial dos grãos, levando a prejuízos na comercialização, frente ao enorme volume de exportação brasileira. A retenção da clorofila em sementes oleaginosas, tais como a soja e a canola, pode ocorrer em condições de colheita prematura, que é utilizada para evitar perdas e quebras da safra. A degradação da clorofila é função do estádio de maturação, do teor de umidade e da temperatura de secagem. O pigmento pode ser degradado em condições de secagem lenta à temperatura ambiente, enquanto a utilização de secagem rápida em estufa resulta na retenção da cor verde. Porém, a influência de fatores extemos no mecanismo de degradação da clorofila ainda não está totalmente esclarecida. Não está claro se a via de degradação química ocorre independentemente, ou concomitante à via enzimática e também ainda não estão elucidados quais produtos são formados quando os grãos são submetidos à secagem rápida. Neste trabalho investigou-se a degradação da clorofila e o aparecimento de seus derivados durante a maturação de três cultivares brasileiras de soja, colhidas em seis estádios de maturação e secas em três temperaturas: 25°, 40° e 75°C. Os pigmentos foram extraídos com acetona 80%, identificados por HPLC e confirmados por espectrometria de massa por dessorção de plasma. Tanto na maturação no campo, como na secagem a 25°C, o mecanismo de degradação parece ocorrer por via enzimática, possivelmente mediada por oxigenases, com formação de compostos incolores. A 40°C, houve retenção da cor verde e o mecanismo parece ocorrer por duas vias: enzimática, mediada por clorofilases, evidenciada pelo acúmulo de derivados defitilados e química, evidenciada pelo acúmulo de feofitinas. A 75°C, observou-se também o acúmulo de clorofila e feofitina, provavelmente pela inativação de todas as enzimas e o favorecimento da feofitinização. A degradação completa da clorofila somente pode ser obtida se a soja for colhida a partir do estádio R7. Para evitar a retenção de clorofila e garantir a qualidade dos grãos para a comercialização, sugerimos a colheita em R8, com secagem rápida ou lenta. Se for necessário antecipar a colheita, a secagem deve ser conduzida a temperaturas inferiores a 40°C. / The presence of chlorophyll or their derivatives in edible oils from green seeds decreases its oxidative stability, produces an undesirable color and impairs the hydrogenation process. Besides that, it reduces the commercial value of the crops. The removal of pigments from the crude oils by absorption imposes increasing costs of refining. The maintenance of green color in soybean seeds arises primarily from the common practice of early swathing in order to hasten the harvesting process and to reduce shattering losses. The rate of degreening depends on the stage of maturity, the initial moisture content and the drying temperature. The pigment can be degraded by ambient air drying, whereas fast drying with hot air results in the retention of the green color. Despite this, little is known about the influences of external conditions on the pathways of chlorophyll degradation. It is not c1ear whether the chemical route takes place independently or in addition to an enzymatic pathway, nor is it clear which breakdown products could be accumulated when seeds are submitted to fast drying. Studies on three Brazilian cultivars were performed over the whole maturation period by analyzing chlorophyll and its derivatives produced under three drying conditions: ambient temperature (25°C) and fast drying in oven at 40° and at 75°C with circulating air. Pigments were extracted with 80% acetone and were isolated by HPLC and analyzed by plasma desorption mass spectrometry (PDMS) to confirm their identities. During maturation on the field, as well as drying at 25°C, the degradation route showed to occur mainly enzymatically, probably mediated by oxygenases with formation of colourless compounds, as no further color pigments had been detected. At 40°C, both degradation processes seem to take place: enzymatic, probably mediated by chlorophyllase, with the appearance of small amounts of chlorophyllides and pheophorbides; and chemical, demonstrated by high leveis of pheophytins. At 75°C we observed also high levels of chlorophylls and pheophytins, probably due to inactivation of all enzymes, supporting pheophytinization. In order to avoid retention of chlorophyll and to guarantee marketing quality of seeds, we suggest harvesting at stage R8, followed by fast or slow drying. When it is necessary to hasten swathing, the drying should be performed at temperatures below 40°C, otherwise the seed quality could be compromised.

A gestão de recursos hídricos tornou-se cada vez mais complexa devido ao rápido crescimento sócio-econômico e as mudanças ambientais nas bacias hidrográficas nas últimas décadas. Modelos computacionais são importantes ferramentas de suporte na gestão de recursos hídricos e tomada de decisões devido a sua funcionalidade, provendo informações importantes sobre os principais processos físicos, químicos e biológicos, e permitindo melhorar o entendimento desses processos, os quais ocorrem em diferentes escalas espaciais e temporais. Na presente tese, o objetivo foi compreender o funcionamento hidrológico do sistema integrado bacia hidrográfica - lagoa, e os efeitos na hidrodinâmica do lago, utilizando como suporte o acoplamento da modelagem hidrológica - hidrodinâmica, e o uso de técnicas de sensoriamento remoto para o monitoramento de parâmetros de qualidade da água (e.g., clorofilaa, temperatura da superfície d’água e níveis da água). A área de estudo é a bacia hidrográfica da Lagoa Mirim, localizada no sul do Brasil, possuindo uma área total de 58.000 km2 (56% no Uruguai e o restante no Brasil). Foram propostos e testados modelos empíricos para estimativa de clorofila-a emumlago raso subtropical, baseados em imagens do sensor MODIS e técnicas estatísticas. Além disso, foi desenvolvido e avaliado o acoplamento da modelagem hidrológica-hidrodinâmica de grande escala e o sensoriamento remoto. O modelo hidrológico distribuído de grande escala MGBIPH acoplado com o modelo hidrodinâmico IPH-ECO foi utilizado para simular a bacia hidrográfica e os principais componentes hidrodinâmicos da Lagoa Mirim. O modelo mostrou bom desempenho quando comparado com observações de vazões, além de dados provenientes de sensoriamento remoto, através de altimetria espacial. As simulações mostraram importantes aspectos sobre a estrutura de fluxo, campos de velocidade e níveis d’água na lagoa, assim como a influência de grandes rios, forçantes externas como o vento (intensidade e direção) e o impacto do estressor antrópico (retiradas para irrigação) no sistema. As simulações permitiram avaliar aspectos relacionados com as variações espaciais e temporais (diurna, mensal, sazonal e inter-anual) da temperatura da superfície da água, a dinâmica dos fluxos de calor (sensível e latente) e os efeitos de eventos meteorológicos de pequena escala como frentes frias, os quais têm um impacto significativo sobre a temperatura superficial da água e os fluxos de calor na lagoa. Quanto aos modelos empíricos para estimativa de clorofila-a a partir do MODIS, os resultados mostram que um simples e eficiente modelo desenvolvido a partir de análise de regressão múltipla, apresentou ligeiras vantagens sobre os modelos de redes neurais artificiais, modelos multiplicativos não paramétricos e modelos empíricos (e.g., Appel, Kahru, FAI e O14a) usualmente utilizados na estimativa de Chl-a em ambientes aquáticos. Resultados também indicam que é inapropriado generalizar um único modelo desenvolvido a partir do conjunto total de dados, para estimar concentrações de Chl-a na lagoa, o que corrobora a heterogeneidade espacial na distribuição de Chl-a e as diferenças entre regiões (litoral e pelágica). A modelagem hidrológica-hidrodinâmica de grande escala apoiada por informação de sensoriamento remoto, mostrou ser uma abordagem promissora para o entendimento da estrutura e funcionamento de lagoas rasas de grande porte e longo prazo, úteis para a gestão integrada dos recursos hídricos. / The last decade, the water resource management is being complex due to the rapid socioeconomic development and environmental changes in river basins. Computations models are important support tools in water resource management and make decision providing important information and allowing a better comprehension of the physical, chemical and biologic processes, which occur in di erent temporal/spatial scales. In this thesis, the objective was to understand the hydrological functioning of the integrated basin- lake system and its e ects on hydrodynamics, using hydrodynamic - hydrodynamic modeling and water quality monitoring (e.g., chlorophyll-a, water surface temperature and water levels) from remote sensing techniques. The study area is the Lake Mirim basin, located between Brazil and Uruguay (basin total area 58.000 km2). Empirical models were proposed and tested to chlorophyll-a estimation in a shallow subtropical lake, based on MODIS imagery and statistics techniques. In addition, we developed and assessed the coupling of large scale hydrological/hydrodynamic modeling and remote sensing techniques. The large-scale distributed hydrological model MGB-IPH coupled with the hydrodynamic model IPHECO were used to simulate the river basin and the hydrodynamic components of the Lake Mirim. The coupled model showed good performance when compared to in-situ measurements and satellite altimetry data. The simulations showed important aspects relate to flow structure, velocity fields and lake water levels, as well as the influence of large rivers, external forcing as such the wind (intensity and direction), and the impact of anthropogenic stressors (irrigation withdrawals) in the system. The simulations allowed assessing the spatial and temporal variations (diurnal, monthly, seasonal and inter-annual) in the water surface temperature, heat fluxes dynamics (sensible and latent) and the e ects of short time-scale events, as such cold fronts passages over the lake, which cause strong impacts on the water surface temperature and heat fluxes in the lake. Regarding the empirical models developed to chlorophyll-a estimation from MODIS imagery, the results showed that a simple and e cient model developed from multiple regression analysis, performed best in comparison with artificial neural network models, non-parametric multiplicative models, and empirical models (e.g., Appel, Kahru, FAI and O14a) common used in the Chl-a estimation in aquatics environments. Results also indicated that is inappropriate to generalize a single model developed from the total datasets to estimates Chl-a in the lake, which corroborates the spatial heterogeneity (Chl-a distribution) and the di erences among regions (littoral and pelagic). The synergy between large-scale hydrological-hydrodynamic modeling, in situ measurements and remote sensing techniques provided a promising approach to improve the comprehension of the structure and ecosystem functioning of large shallow lakes in long-term time scale, useful to water resources management.