Os modelos de evolução de vias metabólicas estão baseados em técnicas moleculares e bioinformática e nem sempre levam em consideração o contextos fisiológico e ecológico do organismo. Assim, tomando como plataforma o metabolismo de nitrogênio, procurou-se estabelecer uma hipótese evolutiva para o uso de α-aminoácidos por metazoários como fonte de nitrogênio. O objetivo é traçar essa história evolutiva, contextualizando fisiológica e ecologicamente as alterações que ocorreram no perfil de utilização desses compostos. Para traçar essa história evolutiva, recorreu-se a dados disponíveis na literatura partindo-se dos elementos moleculares/metabólicos que compõem o ciclo do nitrogênio e em qual contexto geológico e evolutivo se deu tal história. Os dados obtidos, reorganizados e reestruturados nesse novo contexto, permitiram conclusões originais no presente trabalho, a saber: (1) a capacidade de fixação de nitrogênio atmosférico foi um fator de seleção natural positiva na transição da atmosfera redutora para oxidante; (2) os organismos fixadores de nitrogênio são bem mais disseminados do que o admitido classicamente; (3) o produto final da fixação biológica de nitrogênio in vivo são α- aminoácidos, e foram um fator de pressão seletiva para os organismos incapazes de fixar nitrogênio; (4) os metazoários evoluíram posteriormente a esse cenário e seu aparato metabólico está mais adaptado para o aproveitamento líquido do nitrogênio obtido apenas na forma de α-aminoácidos. / Metabolic pathway evolution models are molecular and computational based, and do not take account the physiological and ecological contexts in which organisms are inserted. Thus using the nitrogen metabolism as a platform, an evolutionary hypothesis on the α-amino acids utilization by metazoans was proposed. The objective of the present work is to trace an evolutionary history of the nitrogen usage by metazoans taking account the profile changes on a physiological and ecological basis. In order to trace this evolutionary history, a scrutiny were performed in the specialized literature aiming at data about the molecular and metabolic elements which perform the nitrogen cycle and in which geologic and evolutive context has passed such history. The reorganization of obtained data in a new context allowed original conclusions in the present work as follows: (1) the capability of fixing the atmospheric nitrogen was a positive selection factor in the atmospheric condition transition from reductive to oxidant; (2) nitrogen fixing organisms are far most wide spread than classically admitted; (3) α-amino acids are the biological nitrogen fixation end product in vivo, and are a selective factor for non-fixing organisms; (4) metazoans evolved afterwards in these scenario and their metabolic apparatus is adapted to the nitrogen net utilization obtained in the α-amino acid form.

O nitrogênio é o nutriente absorvido em maior quantidade pelo milho e o que mais influencia na produtividade de grãos, tendo sua dinâmica no sistema solo-planta condicionada pelo manejo. O trabalho foi desenvolvido na fazenda experimental da Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, UNESP, Selvíria-MS, em um Latossolo Vermelho distrófico, fase cerrado. Os objetivos do trabalho foram de avaliar a melhor dose e época de aplicação do N, na forma de uréia, no milho cultivado sob semeadura direta (SD) em sucessão à crotalária (CR) (Crotalaria juncea), milheto (MI) (Pennisetum americanum) ou solo em pousio na entressafra; quantificar o aproveitamento pelo milho do N da uréia e do N mineralizado dos resíduos vegetais da parte aérea da CR e do MI; avaliar o efeito dos adubos verdes no aproveitamento do N-uréia e vice-versa, e de averiguar o aproveitamento do N remanescente da uréia e dos adubos verdes pelo milho cultivado em SD no ano agrícola subseqüente. Foram conduzidos dois ensaios em áreas distintas e anexas, nos anos agrícolas de 2001/02 e de 2002/03, com a avaliação, nas respectivas áreas e ano agrícola subseqüente, 2002/03 e 2003/04, do aproveitamento pelo milho do N residual dos adubos verdes e do N do fertilizante e seu efeito sobre a produtividade do milho. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados com 24 tratamentos e quatro repetições, dispostos em esquema fatorial incompleto (3 x 3 x 2) + 6 tratamentos adicionais (três tratamentos controles sem a aplicação de N e três tratamentos que receberam somente 30 kg ha-1 de N na semeadura, sobre CR, MI e solo em pousio. Os demais tratamentos constituíram-se pela combinação de três doses de N: 80, 130 e 180 kg ha-1, aplicando-se 30 kg ha-1 na semeadura e o restante em cobertura; três sistemas de cobertura do solo: CR e MI cultivados no inverno/primavera e o solo em pousio na entressafra, e duas épocas de aplicação do N: estádio quatro folhas ou estádio oito folhas. O fertilizante 15N-uréia foi aplicado nos tratamentos com 30 kg ha-1 de N na semeadura ou 50, 100 e 150 kg ha-1 de N em cobertura nos estádios quatro folhas ou oito folhas. A CR ou MI marcados com 15N foram utilizados somente nos tratamentos receberam o N no estádio quatro folhas, testemunha ou apenas 30 ha-1 de N na semeadura. A produtividade de grãos foi superior no milho em sucessão à CR, nos dois anos agrícolas, em relação ao cultivo em sucessão ao MI e ao solo pousio, que diferiram entre si com menor produtividade na sucessão MI-milho no primeiro ano agrícola e quando o N foi aplicado no estádio oito folhas no segundo. As épocas de aplicação do N não influenciaram no seu aproveitamento pelo milho, mas, a aplicação no estádio quatro folhas demonstrou ser mais viável economicamente quando o milho foi cultivado em sucessão ao MI e ao solo em pousio, e indiferente para o cultivo em sucessão à CR. O incremento na dose de fertilizante nitrogenado proporcionou aumento na quantidade de N na planta proveniente do fertilizante e diminuiu o seu aproveitamento, que foi em média de 53%, 49% e 44% para o milho cultivado em sucessão à CR, pousio e MI, respectivamente. O incremento na dose de fertilizante nitrogenado proporcionou aumento linear no aproveitamento pelo milho do N da CR, e quadrático no segundo ano agrícola para o N do MI, que foi em média de 15,60% 7,60%, respectivamente. A CR promoveu maior aproveitamento pelo milho do N da uréia comparada ao MI, que acumulou proporcionalmente maior quantidade de N proveniente do solo. O aproveitamento do N remanescente da parte aérea do MI e da CR pelo milho cultivado no ano agrícola subseqüente, foi inferior a 3,5% e 3%, respectivamente, da quantidade inicial, e o do N remanescente do fertilizante uréia foi inferior a 3% do aplicado inicialmente. / Nitrogen is the most absorbed nutrient by corn crop and most affect the grains yield, and its dynamic in soil-plant system is conditioned by management. The research was carried in the Experimental Farm of Faculty of Engineering, Sao Paulo State University (UNESP), Ilha Solteira, located in Selvíria-MS, in a dystrophic Red Latosol, cerrado phase, during 2001/02 and 2002/03 growing season. The objectives were to evaluate the best rate and time of N application, as urea, and N utilization by corn crop grown under no-tillage system in succession to sunnhemp (Crotalaria juncea L) (SU), millet (Pennisetum americanum) (MI) and fallow; to quantify the utilization of N from urea and mineralized SU and MI residues by corn crop; to evaluate the effect f green manure on urea N utilization by corn crop and vice-versa; and to investigate the utilization by corn crop of N remnant from previous year applied urea and green manure by corn crop grown subsequent year under no-tillage system. Two experiments were carried out in distinct nearby areas in 2001/02 e 2002/03, with the evaluation, in the respective areas and subsequent years, 2002/03 and 2003/04, of utilization by corn by corn of green manure and fertilizer remnant N and their effects on corn yield. The experimental design was randomized complete blocks, with 24 treatments and four replications in an incomplete factorial, (3 x 3 x 2) + 6 additional treatments (three without N application and three that received 30 kg N ha-1 at seeding); three N rates: 80, 130 and 180 kg N ha-1; tree preceding cover crops SU, MI grown during winter/spring season and fallow; two N application time: four leaves or eight leaves stage. The fertilizer 15N-urea was applied in the treatments 30 kg ha-1 of N at seeding or 50, 100 and 150 kg ha-1 topdressed at four leaves or eight leaves stages. SU or MI labeled with 15N were used only in the treatments that received N in the four leaves stage, control or those which received 30 ha-1 of N at seeding. The grains yield was higher in the corn in succession to SU, in both growing seasons, in relation to the cultivation in succession to MI and the fallow soil, that differed between them, with smaller productivity in the succession MI-corn in the first year and when N was applied at the eight leaves stage in the second. The N application times did not affect its utilization by the corn, but the application in four leaves stage demonstrated to be more economically viable when the corn was grown in succession to MI and the soil in fallow, and indifferent for the cultivation in succession to SU. The amount of N derived from fertilizer (Npdff) increased with increasing N rate and reduced the N utilization efficiency (NUE), in average 53%, 49% and 44% for the corn grown in succession to SU, fallow and MI, respectively. The increasing nitrogen fertilizer rate increased linearly the utilization by corn of N from SU, and adjusted to quadratic model in the second year for N from MI, in average 15.60% 7.60%, respectively. SU promoted larger utilization of urea N compared to MI, which accumulated proportionally larger amount of N derived from the soil than SU. The utilization of N remnant from above ground part of MI and of SU by the corn grown in the subsequent year was less than 3.5% and 3%, respectively, of the initial amount, and the remaining N of the urea fertilizer was less than 3% of initially applied amount.

Os modelos de evolução de vias metabólicas estão baseados em técnicas moleculares e bioinformática e nem sempre levam em consideração o contextos fisiológico e ecológico do organismo. Assim, tomando como plataforma o metabolismo de nitrogênio, procurou-se estabelecer uma hipótese evolutiva para o uso de α-aminoácidos por metazoários como fonte de nitrogênio. O objetivo é traçar essa história evolutiva, contextualizando fisiológica e ecologicamente as alterações que ocorreram no perfil de utilização desses compostos. Para traçar essa história evolutiva, recorreu-se a dados disponíveis na literatura partindo-se dos elementos moleculares/metabólicos que compõem o ciclo do nitrogênio e em qual contexto geológico e evolutivo se deu tal história. Os dados obtidos, reorganizados e reestruturados nesse novo contexto, permitiram conclusões originais no presente trabalho, a saber: (1) a capacidade de fixação de nitrogênio atmosférico foi um fator de seleção natural positiva na transição da atmosfera redutora para oxidante; (2) os organismos fixadores de nitrogênio são bem mais disseminados do que o admitido classicamente; (3) o produto final da fixação biológica de nitrogênio in vivo são α- aminoácidos, e foram um fator de pressão seletiva para os organismos incapazes de fixar nitrogênio; (4) os metazoários evoluíram posteriormente a esse cenário e seu aparato metabólico está mais adaptado para o aproveitamento líquido do nitrogênio obtido apenas na forma de α-aminoácidos. / Metabolic pathway evolution models are molecular and computational based, and do not take account the physiological and ecological contexts in which organisms are inserted. Thus using the nitrogen metabolism as a platform, an evolutionary hypothesis on the α-amino acids utilization by metazoans was proposed. The objective of the present work is to trace an evolutionary history of the nitrogen usage by metazoans taking account the profile changes on a physiological and ecological basis. In order to trace this evolutionary history, a scrutiny were performed in the specialized literature aiming at data about the molecular and metabolic elements which perform the nitrogen cycle and in which geologic and evolutive context has passed such history. The reorganization of obtained data in a new context allowed original conclusions in the present work as follows: (1) the capability of fixing the atmospheric nitrogen was a positive selection factor in the atmospheric condition transition from reductive to oxidant; (2) nitrogen fixing organisms are far most wide spread than classically admitted; (3) α-amino acids are the biological nitrogen fixation end product in vivo, and are a selective factor for non-fixing organisms; (4) metazoans evolved afterwards in these scenario and their metabolic apparatus is adapted to the nitrogen net utilization obtained in the α-amino acid form.

O nitrogênio é o nutriente absorvido em maior quantidade pelo milho e o que mais influencia na produtividade de grãos, tendo sua dinâmica no sistema solo-planta condicionada pelo manejo. O trabalho foi desenvolvido na fazenda experimental da Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, UNESP, Selvíria-MS, em um Latossolo Vermelho distrófico, fase cerrado. Os objetivos do trabalho foram de avaliar a melhor dose e época de aplicação do N, na forma de uréia, no milho cultivado sob semeadura direta (SD) em sucessão à crotalária (CR) (Crotalaria juncea), milheto (MI) (Pennisetum americanum) ou solo em pousio na entressafra; quantificar o aproveitamento pelo milho do N da uréia e do N mineralizado dos resíduos vegetais da parte aérea da CR e do MI; avaliar o efeito dos adubos verdes no aproveitamento do N-uréia e vice-versa, e de averiguar o aproveitamento do N remanescente da uréia e dos adubos verdes pelo milho cultivado em SD no ano agrícola subseqüente. Foram conduzidos dois ensaios em áreas distintas e anexas, nos anos agrícolas de 2001/02 e de 2002/03, com a avaliação, nas respectivas áreas e ano agrícola subseqüente, 2002/03 e 2003/04, do aproveitamento pelo milho do N residual dos adubos verdes e do N do fertilizante e seu efeito sobre a produtividade do milho. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados com 24 tratamentos e quatro repetições, dispostos em esquema fatorial incompleto (3 x 3 x 2) + 6 tratamentos adicionais (três tratamentos controles sem a aplicação de N e três tratamentos que receberam somente 30 kg ha-1 de N na semeadura, sobre CR, MI e solo em pousio. Os demais tratamentos constituíram-se pela combinação de três doses de N: 80, 130 e 180 kg ha-1, aplicando-se 30 kg ha-1 na semeadura e o restante em cobertura; três sistemas de cobertura do solo: CR e MI cultivados no inverno/primavera e o solo em pousio na entressafra, e duas épocas de aplicação do N: estádio quatro folhas ou estádio oito folhas. O fertilizante 15N-uréia foi aplicado nos tratamentos com 30 kg ha-1 de N na semeadura ou 50, 100 e 150 kg ha-1 de N em cobertura nos estádios quatro folhas ou oito folhas. A CR ou MI marcados com 15N foram utilizados somente nos tratamentos receberam o N no estádio quatro folhas, testemunha ou apenas 30 ha-1 de N na semeadura. A produtividade de grãos foi superior no milho em sucessão à CR, nos dois anos agrícolas, em relação ao cultivo em sucessão ao MI e ao solo pousio, que diferiram entre si com menor produtividade na sucessão MI-milho no primeiro ano agrícola e quando o N foi aplicado no estádio oito folhas no segundo. As épocas de aplicação do N não influenciaram no seu aproveitamento pelo milho, mas, a aplicação no estádio quatro folhas demonstrou ser mais viável economicamente quando o milho foi cultivado em sucessão ao MI e ao solo em pousio, e indiferente para o cultivo em sucessão à CR. O incremento na dose de fertilizante nitrogenado proporcionou aumento na quantidade de N na planta proveniente do fertilizante e diminuiu o seu aproveitamento, que foi em média de 53%, 49% e 44% para o milho cultivado em sucessão à CR, pousio e MI, respectivamente. O incremento na dose de fertilizante nitrogenado proporcionou aumento linear no aproveitamento pelo milho do N da CR, e quadrático no segundo ano agrícola para o N do MI, que foi em média de 15,60% 7,60%, respectivamente. A CR promoveu maior aproveitamento pelo milho do N da uréia comparada ao MI, que acumulou proporcionalmente maior quantidade de N proveniente do solo. O aproveitamento do N remanescente da parte aérea do MI e da CR pelo milho cultivado no ano agrícola subseqüente, foi inferior a 3,5% e 3%, respectivamente, da quantidade inicial, e o do N remanescente do fertilizante uréia foi inferior a 3% do aplicado inicialmente. / Nitrogen is the most absorbed nutrient by corn crop and most affect the grains yield, and its dynamic in soil-plant system is conditioned by management. The research was carried in the Experimental Farm of Faculty of Engineering, Sao Paulo State University (UNESP), Ilha Solteira, located in Selvíria-MS, in a dystrophic Red Latosol, cerrado phase, during 2001/02 and 2002/03 growing season. The objectives were to evaluate the best rate and time of N application, as urea, and N utilization by corn crop grown under no-tillage system in succession to sunnhemp (Crotalaria juncea L) (SU), millet (Pennisetum americanum) (MI) and fallow; to quantify the utilization of N from urea and mineralized SU and MI residues by corn crop; to evaluate the effect f green manure on urea N utilization by corn crop and vice-versa; and to investigate the utilization by corn crop of N remnant from previous year applied urea and green manure by corn crop grown subsequent year under no-tillage system. Two experiments were carried out in distinct nearby areas in 2001/02 e 2002/03, with the evaluation, in the respective areas and subsequent years, 2002/03 and 2003/04, of utilization by corn by corn of green manure and fertilizer remnant N and their effects on corn yield. The experimental design was randomized complete blocks, with 24 treatments and four replications in an incomplete factorial, (3 x 3 x 2) + 6 additional treatments (three without N application and three that received 30 kg N ha-1 at seeding); three N rates: 80, 130 and 180 kg N ha-1; tree preceding cover crops SU, MI grown during winter/spring season and fallow; two N application time: four leaves or eight leaves stage. The fertilizer 15N-urea was applied in the treatments 30 kg ha-1 of N at seeding or 50, 100 and 150 kg ha-1 topdressed at four leaves or eight leaves stages. SU or MI labeled with 15N were used only in the treatments that received N in the four leaves stage, control or those which received 30 ha-1 of N at seeding. The grains yield was higher in the corn in succession to SU, in both growing seasons, in relation to the cultivation in succession to MI and the fallow soil, that differed between them, with smaller productivity in the succession MI-corn in the first year and when N was applied at the eight leaves stage in the second. The N application times did not affect its utilization by the corn, but the application in four leaves stage demonstrated to be more economically viable when the corn was grown in succession to MI and the soil in fallow, and indifferent for the cultivation in succession to SU. The amount of N derived from fertilizer (Npdff) increased with increasing N rate and reduced the N utilization efficiency (NUE), in average 53%, 49% and 44% for the corn grown in succession to SU, fallow and MI, respectively. The increasing nitrogen fertilizer rate increased linearly the utilization by corn of N from SU, and adjusted to quadratic model in the second year for N from MI, in average 15.60% 7.60%, respectively. SU promoted larger utilization of urea N compared to MI, which accumulated proportionally larger amount of N derived from the soil than SU. The utilization of N remnant from above ground part of MI and of SU by the corn grown in the subsequent year was less than 3.5% and 3%, respectively, of the initial amount, and the remaining N of the urea fertilizer was less than 3% of initially applied amount.

Espécies nitrogenadas vem sendo adicionadas ao meio ambiente de forma intensa desde o desenvolvimento do processo Haber-Bosch para transformação de N2 em NH3, alterando significativamente o ciclo biogeoquímico do nitrogênio no ambiente. Uma vez na atmosfera, o nitrogênio reativo é depositado de volta à superfície da Terra por processos de deposição úmida e seca. A importância de levar em conta as formas orgânicas de nitrogênio para estimar a deposição de nitrogênio atmosférico pela chuva (úmida) já é conhecida, no entanto, ainda há poucos trabalhos que avaliam essa fração devido às dificuldades e incertezas impostas pelos métodos analíticos disponíveis. Este trabalho traz o desenvolvimento de um novo método, simples e de baixo custo, para a determinação de nitrogênio orgânico (N-org) em água de chuva utilizando o processo foto-Fenton e um foto-reator construído de forma artesanal. Por meio da adição de solução de Fenton (50 µmol L-1 Fe2+ e 2 mmol L-1 H2O2) e 90 min de radiação UV (85 °C) foi possível obter em média 106 ± 8% de recuperação de nitrogênio para soluções contendo 50 µmol N L-1 das moléculas modelos: ureia, serina, glicina e histidina. No caso da arginina, 90 min de radiação foi suficiente para degradar soluções contendo 10 µmol N L-1. O reator comercial se mostrou mais eficiente na degradação dos compostos testados (30 min), no entanto, com um tempo de 75 min, o reator artesanal atingiu os mesmos resultados. Com o uso de 0,2 g L-1 TiO2 e 120 min de radiação UV, também foi possível obter resultados satisfatórios. Porém, esse método possuiu valores de branco elevados, havendo necessidade de filtrar as amostras irradiadas antes da análise, adicionando tempo e custo ao procedimento analítico. O método desenvolvido utilizando foto-Fenton foi aplicado para a determinação de N-org em amostras de água de chuva coletadas na cidade de Ribeirão Preto (SP) de 2013 a 2017. A concentração de N-org variou de 3,5 a 195 µmol N L-1 com concentração média ponderada pelo volume (MPV) de 17,7 ± 1,0 µmol N L-1 (n=236). Essa média foi maior que aquelas obtidas em água de chuva de várias partes do mundo, podendo ser atribuída a elevada queima de biomassa na região de estudo. As concentrações de aminoácidos livres dissolvidos (AA) representaram em média 15 ± 12% (n=144) em relação à fração orgânica de nitrogênio na chuva, enquanto as concentrações de ureia foram próximas ou inferiores ao limite de quantificação do método (0,5 µmol N L-1). Considerando toda série temporal iniciada no mesmo sítio amostral desde 2005, as concentrações MPV calculadas para os íons NH4+ foi de 22,2 ± 1,1 µmol L-1 (n=460), NO3- de 13,3 ± 0,6 µmol L-1 (n=466), sendo que a concentração de NO2- foi irrelevante. Foram obtidas concentrações significativamente mais elevadas (teste-t, P=0,05) de NH4+, NO3-, N-org e AA no período de safra da cana (seco) com relação à entressafra (chuvoso), para todos os anos avaliados. Apesar da colheita manual da cana ter sido drasticamente reduzida, o fato de manter a mesma tendência sazonal desde 2005, demonstra que a prática da queima de biomassa ainda é intensa na região. O uso de fogo para manejo na área rural ainda é comum, além de haver grandes áreas queimadas de forma acidental. A deposição úmida de nitrogênio (N-org + NH4+ + NO3-) para Ribeirão Preto foi de 10,5 kg (N) ha-1 ano-1, sendo que a fração orgânica representou 33% dessa deposição, demonstrando a importância de se determinar N-org para melhor estimar os fluxos atmosféricos de deposição. A massa estimada de nitrogênio depositada pela chuva é cerca de 16% do nitrogênio aplicado por meio de fertilizantes em culturas de cana. Somando as deposições de nitrogênio pelo material particulado, pela fase gasosa, e úmida, esta última representa 71% do fluxo atmosférico de nitrogênio. Nesse contexto, a fração orgânica corresponde a 24% da deposição total, sendo que este valor ainda pode estar sendo subestimado, pois as concentrações de N-org no material particulado não foram determinadas. A simplicidade e exatidão do método aqui proposto pode facilitar a aquisição de dados de N-org na chuva de outras partes do mundo, melhorando assim o conhecimento sobre o ciclo biogeoquímico global do nitrogênio. / Nitrogen species have been intensively added to the environment since the development of Haber-Bosch process for N2 transformation to NH3, significantly altering the biogeochemical cycle of nitrogen. Once in the atmosphere, reactive nitrogen is deposited back to the Earth\'s surface by wet and dry deposition processes. The importance of taking into account the organic forms of nitrogen to estimate atmospheric nitrogen deposition by rain is already known. However, few studies evaluated this fraction due to the difficulties and uncertainties imposed by the available analytical methods. This work presents the development of a new, simple and low-cost method for the determination of organic nitrogen (N-org) in rainwater using photo-Fenton process and a homemade photo-reactor. By adding Fenton solution (50 mol L-1 Fe2+ and 2 mmol L-1 H2O2) and keeping the reaction under UV radiation for 90 min (85 °C), it was possible to obtain an average of 106 ± 8% nitrogen recovery for solutions containing 50 mol N L-1 of the model molecules: urea, serine, glycine and histidine. In the case of arginine, 90 min of radiation was sufficient to degrade solutions containing 10 mol N L-1. A commercial reactor showed to be more efficient in degradation of the tested compounds (30 min). However, with a time of 75 min, the homemade reactor achieved the same results. With 0.2 g L-1 TiO2 and 120 min of UV radiation, it was also possible to obtain satisfactory results. Nevertheless, this method had high blank values, and filtration of irradiated samples before the analysis was necessary, which increased time and cost to the analytical procedure. The developed method using photo-Fenton was applied to determine N-org in rainwater samples collected in Ribeirão Preto city (SP) from 2013 to 2017. N-org concentrations ranged from 3.5 to 195 mol N L-1 with a volume-weighted mean concentration (VWM) of 17.7 ± 1.0 mol N L-1 (n = 236). This value was higher than those reported for rainwater from different parts of the world, and this fact can be attributed to the high biomass burning in the study region. Dissolved free amino acids (AA) mean concentrations represented 15 ± 12% (n = 144) of the organic nitrogen fraction in rain, while urea concentrations were close to or below the limit of quantification of the method (0.5 mol N L-1). Considering all temporal series, initiated in 2005 at the same sampling site, the VWM concentration calculated for NH4+ ions was 22.2 ± 1.1 mol L-1 (n = 460) and for NO3- was 13.3 ± 0.6 mol L-1 (n = 466), while NO2- mean concentration was irrelevant. Significantly higher concentrations (t-test, P = 0.05) of NH4+, NO3-, N-org and AA were obtained during the harvest period (dry season) in relation to the non-harvest one (rainy season), for all evaluated years. Although manual harvesting was drastically reduced, the fact that the same seasonal trend has been maintained since 2005 demonstrates that the practice of biomass burning is still intense in the region. In rural area, using fire for land management is still common, in addition to large areas burned by unintentional fires. Nitrogen deposition (N-org + NH4+ + NO3-) in Ribeirão Preto was 10.5 kg (N) ha-1 year-1, and the organic fraction represented 33% of this deposition, demonstrating the importance of determining N-org to better estimate the atmospheric deposition fluxes. The estimated mass of nitrogen deposited by rain represents approximately 16% of the nitrogen introduced by fertilizers in sugarcane crops. Summing up the nitrogen deposition by particulate matter, by gas phase, and by rain, the latter represents 71% of the atmospheric nitrogen flux. In this context, the organic fraction corresponds to 24% of the total deposition, and this value may still be underestimated, since N-org concentrations in particulate matter were not determined. The simplicity and accuracy of the method proposed here may facilitate acquisition of N-org data in rainwater from other parts of the world, thus improving the knowledge on the global biogeochemical cycle of nitrogen.

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Neste trabalho foram examinadas as entradas atmosféricas de N em regiões costeiras urbanas e em áreas montanhosas de Floresta Atlântica (400 m e 1000 m acima do mar) no estado do Rio de Janeiro, de agosto de 2008 a agosto de 2009. Concentrações de nitrogênio total dissolvido (NTD), nitrogênio inorgânico dissolvido (NID= NH4++ NO3-+ O2-) e ureia foram medidos na precipitação total em todos os locais de amostragem, bem como na transprecipitação - água que atravessa o dossel da floresta - em locais de uma floresta submontana. Nitrogênio total dissolvido foi analisado pelo método de oxidação por perssulfato de potássio. Amônio (NH4+) e nitrito (NO2-) foram determinados pelos métodos espectrofotométricos de Azul de Indofenol e diazotação, respectivamente. Nitrato (NO3-) foi analisado pelo método espectrofotométrico após o método de redução de cádmio em amostras de transprecipitação. Em amostras de precipitação total, NO3- foi analisado por método cromatógrafo. Ureia foi determinada pelo método spectrofotométrico de diacetilmonoxima. Nitrogênio orgânico dissolvido (NOD) foi calculado como a diferença entre NTD e NID. As concentrações anuais médias ponderadas pelo volume de todas as espécies foram maiores nas áreas costeiras urbanas que no nos locais de floresta, com NOD compreendendo respectivamente, 32 a 56% e 26 a 32% das concentrações de NTD na precipitação total. A deposição total de NTD variou 12,1 a 17,2 kg N ha-1 ano - 1 e tenderam a decrescer com o aumento da distância da região costeira urbana. O fluxo de NTD na transprecipitação na floresta submontana, 34,4 kg N ha-1 ano-1, foi duas vezes maior que a deposição de NTD na precipitação total, com NOD compreendendo 61% do total de N depositado no solo da floresta. A magnitude e a qualidade do NOD foram ainda mudadas durante a passagem através do dossel da floresta; ureia compreendeu 27% do NOD na transprecipitação comparado com o total de 100% na precipitação total. Apesar das diferenças sazonais da entrada da água precipitada, nenhuma diferença sazonal significativa foi encontrada na deposição de N na precipitação total e na transprecipitação entre os períodos seco e de chuvas. Este estudo mostra que NOD é um importante, e ainda pouco estudado, componente da deposição de NTD, compreendendo um terço a mais que a metade do N depositado na chuva e na transprecipitação. Além disso, o aumento da p oluição de N em áreas de expansão urbana nos trópicos poderá impactar a ciclagem de nutrientes nos ecossistemas adjacentes. Neste local de floresta Atlântica submontana o fluxo de N na transprecipitação foi 3 - 7 vezes maior que a carga critica empírica para florestas tropical e subtropical húmidas. / Tropical regions are currently experiencing changes in the qua ntity and form of N deposition as a result of urban and industrial pollution. The sources and sinks for these pollutants have, to date, been little s tudied. In this work were examined atmospheric N inputs to coastal urban region and montane (400 m and 10 00 m) Atlantic Forest sites in Rio de Janeiro state, from August 2008 to August 2009. Concentrations of t otal dissolved nitrogen ( NTD ), dissolved inorganic nitrogen ( NID = NH 4 + + NO 3 - + NO 2 - ) and urea were measured in bulk precipitation at all sampling si tes, as well as canopy throughfall - rainwater that has passed through the forest canopy - in the lower montane forest plot. Total dissolved nitrogen was analized by oxidation with potassium persulphate. Ammonium (NH 4 + ) and nitrite (NO 2 - ) were determined b y Indophenol Blue and by diazotization spectrophotometric methods , respectively . Nitrate (NO 3 - ) was analyzed by cadmium reduction follow ed by spectrophotometric method after cadmium reduction column method for throughfall samples. In bulk deposition sample s, NO 3 - was analized by chromatographer method . Urea was determined spectrophotometrically by diacetilmonoxime method. Dissolved organic nitrogen (DON) was calculated as the difference between TDN and DIN. Annual volume - weighted mean bulk concentrations of all species were higher at the coastal urban than montane forest s sites, with DON accounting for 32 to 56% and 26 to 32%, respectively, of the TDN concentration in precipitation. Bulk deposition of TDN ranged 12.1 to 17.2 kg N ha - 1 yr - 1 and tended to dec rease with increasing distance from the coastal urban region. In the lower montane forest, t hroughfall TDN flux, 34.3 kg N ha - 1 yr - 1 , was over 2 - fold higher than bulk TDN deposition, and DON comprised 61% of the total N deposited to forest soil. The qual ity of DON also changed upon passage through the forest canopy; urea comprised 27% of DON in throughfall compared to up to 100% in bulk precipitation. Despite marked seasonal differences in water input, significant differences in bulk or throughfall N dep osition between wet and dry seasons were not detected. Our findings show that DON is an important, yet understudied, component of TDN deposition, comprising one - third to greater than one - half of the N deposited in rainfall and throughfall. Further, incre asing N pollution in expanding urban areas in the tropics could impact N cycling in adjacent ecosystems. In this lower montane Atlantic Forest site, the total throughfall N flux was 3 - 7 fold higher than the empirical critical load for tropical and subtrop ical humid forests

Orientador: Leandro Borges Lemos / Resumo: Práticas mais sustentáveis envolvendo a fixação biológica de nitrogênio (FBN) e o uso do clorofilômetro portátil no manejo da adubação têm se mostrado promissoras para aumentar a eficiência do uso de nitrogênio (N) na cultura do feijoeiro-comum. Objetivou-se monitorar manejos de fornecimento de N com o uso do clorofilômetro portátil e avaliar seus efeitos nos atributos agronômicos e qualitativos de cultivares de feijoeiro-comum do tipo carioca de crescimento indeterminado e determinado (IPR Campos Gerais e IAC Imperador). O experimento foi implantado no delineamento em blocos casualizados (DBC), no esquema fatorial 2 x 9, com quatro repetições. O primeiro fator foi constituído pelas cultivares e o segundo fator pelos seguintes manejos de fornecimento de N: MT: Testemunha sem inoculação e sem adubação de N em cobertura; MRiz: Testemunha inoculada com Rhizobium tropici e sem aplicação de N em cobertura; MRiz+Clo: Inoculação com Rhizobium tropici + 30 kg ha-1 de N quando o índice de suficiência de N (ISN) determinado com o uso do clorofilômetro portátil for inferior a 90%; MRiz+Clo+Azo: Inoculação com Rhizobium tropici + de 30 kg ha-1 de N quando ISN < 90% + aplicação de Azospirillum brasilense via foliar (V4); MClo: 30 kg ha-1 de N quando ISN < 90%; M45: 45 kg ha-1 de N em V4; M90: 90 kg ha-1 de N em V4; M135: 135 kg ha-1 de N em V4; MRef: 90 kg ha-1 de N em V3 + 90 kg ha-1 de N em V4. Realizou-se o monitoramento do índice de clorofila e a avaliação dos teores de N foliar ao lo... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: More sustainable practices involving biological nitrogen fixation (BNF) and the use of portable chlorophyll meter in fertilization management are promising to increase nitrogen (N) use efficiency in the common bean crop. This study aimed to monitor N supply managements using a portable chlorophyll meter and its effects on agronomic and qualitative attributes of Carioca-type common bean cultivars with indeterminate and determinate growth habits (IPR Campos Gerais and IAC Imperador). The experiment was carried out in a randomized block design (RBD), in a 2 x 9 factorial scheme, with four replicates. The first factor consisted of the cultivars and the second factor for the following N supply managements: MC: Control without inoculation and without top-dressing N fertilization; MRhz: Control inoculated with R. tropici and without top-dressing N fertilization; MRhz+Chl: Rhizobium tropici inoculation + 30 kg ha-1 of N when the N sufficiency index (NSI) determined using the portable chlorophyll meter is less than 90%; MRhz+Chl+Azo: Rhizobium tropici inoculation + 30 kg ha-1 of N when NSI < 90% + foliar application of Azospirillum brasilense (V4); MChl: 30 kg ha-1 of N when NSI < 90%; M45: 45 kg ha-1 of N in V4; M90: 90 kg ha-1 of N in V4; M135: 135 kg ha-1 of N in V4; MRef: 90 kg ha-1 of N in V3 + 90 kg ha-1 of N in V4. The chlorophyll index was monitored, and leaf N levels were evaluated throughout the cycle, shoot dry matter determination, yield components, yield and qualitative a... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Dentre as diversas famílias botânicas presentes na Mata Atlântica, as Fabaceae (leguminosas) apresentam grande importância, tanto pela sua abundância e ampla distribuição, como por desempenhar um papel importante no ciclo do nitrogênio (N). Levantamentos realizados em duas fisionomias florestais da Floresta Tropical Atlântica, situadas ao longo de um gradiente altitudinal (Floresta Ombrófila Densa de Terras Baixas e Florestas Ombrófila Densa Montana), mostraram uma maior disponibilidade de N nas Terras Baixas em relação à floresta Montana. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi investigar o papel das leguminosas potencialmente fixadoras de N nessas duas fisionomias florestais. Para atingir esse objetivo, foram determinados os conteúdos de N e C, além da composição isotópica do N, nas folhas das leguminosas nodulantes (F+) ou não (F-), e nas folhas de não leguminosas (NF). As coletas foram feitas em uma parcela situada na floresta Montana e em duas parcelas na floresta de Terras Baixas. Analisaram-se 207 amostras foliares e considerando os dois gradientes altitudinais, a média do 15N foi menor nas F+ (0.4±1.2?) em relação a das NF (1.6±1.8?), mas não significativa quando comparada ao valor médio das F- (1.4±1.3?). O valor médio para a concentração de N nas F+ foi mais elevado do que nas NF e F-. Para as concentrações de P não houve diferença entre F+, F- e NF. A concentração de Ca foi mais elevada nas NF do que nas F+, sem diferença significativa em relação às F-. A razão C:N foi maior nas NF ao comparar-se com as F+ e F-, mas sem diferença significativa das NF em relação às F-. O valor médio da razão N:P foi mais elevado nas F+, sem diferir das F-. As Terras Baixas apresentaram maiores valores médios de 15N, P e Ca, e menores razões C:N e N:P. Ao considerar a interação entre altitude e capacidade de nodulação, o valor médio do 15NNF foi significativamente maior nas Terras Baixas, mas sem diferença para plantas F+ entre fisionomias. A concentração de N foi menor nas NF em relação às F+ nas duas altitudes, porém, entre as duas altitudes não houve diferença significativa entre as plantas. Para o PNF, as concentrações foram maiores nas Terras Baixas, mas sem diferença entre altitudes para o valor médio de PF+. O Ca foi mais elevado nas Terras Baixas, tanto para as NF quanto para F+. A razão C:NNF foi menor nas Terras Baixas, não demonstrando diferenças entre fisionomias nas plantas F+. N:P nas NF apresentou valor médio mais elevado nas Terras Baixas, mas sem diferença significativa para N:PF+. Foi possível confirmar que as leguminosas apresentam concentrações distintas de nutrientes em relação a outras espécies, as quais podem interferir na decomposição da matéria orgânica e na dinâmica do ciclo de N dessas fisionomias florestais da Mata Atlântica. Mas, não foi detectado que as leguminosas estavam ativamente fixando nitrogênio atmosférico. / Among several botanical families present in the coastal Atlantic Forest, the Fabaceae family has a significant ecological role not only due its abundance and wide distribution, but as well as for having an important role in the terrestrial nitrogen (N) cycle. Studies conducted by our group have shown that Atlantic tropical forest located in lower altitudes (Terras Baixas) has a more open nitrogen cycle, while, at higher altitudes (Montana Forest) has a more closed nitrogen cycle. Under this scenario the main objective of this project was to investigate the role of Fabaceae on the N and other nutrients cycles in two Atlantic forests, with distinct characteristics of the N cycle. One with an open nitrogen cycle located at 100 m of altitude and another with a closed nitrogen cycle located at 1000 m of altitude. A number of 207 leaf samples was analysed and considering the total sample within the two altitudinal gradients, 15N mean value was lower in F+ (0.4 ± 1.2 ?) relative to the NF (01.06 ± 01.08 ?) but not different when compared to average value of F- (1.4 ± 1.3 ?). The mean value for the concentration of the NF+ showed higher than the F- and NF. P concentrations did not differ between F+, F- and NF. Ca was higher than in NFF+, with no significant difference in relation to F-. C:N ratio was higher in NF when comparing with the F+ and F-, but did not differ to NFF-. Average value of N:P ratio was higher in F+, but did not show difference to F-. The Lowland had higher mean values of 15N, P and Ca, lower C:N and N:P ratios, but no significant difference in the concentration of N compared to Montana. When considering the interaction between altitude and nodulation, the average 15NNF was significantly higher in the Lowland, but no difference for F+ was observed between the sites. F- were not observed in the Lowland. The N concentration was lower in NF compared to F+ in the two altitudes, however, between these parameters and in different altitudes, there was no difference. PNF concentrations were higher in the Lowland, but no difference between altitudes for the average PF+ was observed. Ca was higher in Lowland for both NF and for F+. The C:NNF ratio was lower in the Lowland, showing no differences between the sites in F+ plants. N:P ratio in NF was higher in the Lowland, but there was no significant difference in N:PF+. With the data presented the paradox related to N richness in tropical forests and the absence of fixation in this environment continues. It can be conclude because it was the legumes are not fixing, even when comparing the different physical conditions and nutrient availability. However, it was confirmed that legumes have different concentrations of nutrients in their tissues over other species which may interfere with the decomposition of organic matter and in the N cycle of the ecosystem.

A soja, [Glycine max (L.) Merrill] é uma das espécies com maior teor protéico, contendo cerca de 40% de proteína nos grãos. Em conseqüência disso demanda alta quantidade de nitrogênio (N), o qual pode ser suprido pelo processo de fixação biológica de nitrogênio (FBN), através da simbiose com as bactérias do gênero Bradyrhizobium. No Brasil, a FBN é capaz de suprir toda a demanda de N da cultura da soja, dispensando a aplicação de fertilizantes nitrogenados. No entanto, os caracteres relacionados à FBN não têm sido diretamente considerados em programas de melhoramento genético, em função das dificuldades inerentes às avaliações dos mesmos, que requerem a destruição das plantas. O objetivo deste trabalho foi mapear os locos de caracteres quantitativos (Quantitative Trait Loci: QTLs) dos caracteres relacionados à FBN, visando identificar associações úteis para a seleção assistida por marcadores, bem como obter outras informações sobre a base genética destes caracteres em soja. Uma população composta de 157 F2:7 linhagens endogâmicas recombinantes (Recombinant Inbred Lines RILs), derivada de um cruzamento biparental, foi genotipada com 105 marcadores microssatélites, bem como avaliada para os seguintes caracteres relacionados com a FBN: número de nódulos (NN); peso seco dos nódulos (MNS); peso médio dos nódulos secos (MNS/NN) e peso seco da parte aérea (MPAS). Utilizando o método de mapeamento por intervalo composto para múltiplas características (mCIM) foram mapeados os QTLs para os quatro caracteres. Um mapa genético foi construído com um tamanho estimado em 1.263,2 cM, correspondendo a uma cobertura de 50% do genoma. Oito regiões genômicas foram associadas com os caracteres de FBN. Quatro dessas regiões, localizadas nos grupos de ligação (GL) C1, C2, E e I, foram associadas a mais de um caráter: no GL C1 (Satt190-Satt136) foram mapeados QTLs para MNS, MNS/NN e MPAS; no GL C2 (Satt460-Satt307) foram mapeados QTLs para NN e MNS; no GL E (Satt573-SAtt185) foram mapeados QTLs para MPAS e NN; e no GL I (Satt239-Satt354) foram mapeados QTLs para MNS/NN e NN. A associação dos QTLs nos GL C1, C2 e E foi atribuída à pleiotropia, enquanto que no GL I foi atribuída à ligação gênica. Os QTLs influenciando apenas um caráter foram mapeados nos GL A2, B1, G e L: no GL A2 (Sct067-Satt589) foi mapeado um QTL para MNS/NN; no GL B1 (Satt509-Satt251) foi mapeado um QTL para NN; no GL L (Satt232-Satt418) foi mapeado um QTL para MPAS; e no GL G (Satt394-Satt288) foi mapeado um QTL para MPAS. Os QTLs explicaram, individualmente, muito pouco da variação fenotípica (R2 = 1,2% a 10,0%), sendo o QTL mais significativo mapeado no GL L para MPAS, e explicou 10,0% da variação do caráter, com um efeito aditivo de 0,57 g planta-1. Portanto, foram detectados QTLs em quatro regiões para MPAS (C1, E, G e L), em cinco regiões para NN (B1, C1, C2, E, G); em duas regiões para MNS (C1, C2) e em três regiões para MNS/NN (A2, C1, I) que explicaram 23,0%, 20,0%, 11,8% e 16,0% da variação fenotípica total, respectivamente. Estes resultados estão de acordo com as herdabilidade relativamente baixas dos caracteres (28% a 49%) e refletem a natureza complexa da FBN, que está sob influência ambiental. / Soybeans [Glycine max (L.) Merrill] is a crop with high protein content (about 40%) in the seeds. As a result, the crop demands high nitrogen (N) inputs, which can be supplied by the process of biological nitrogen fixation (BNF), through the symbiosis with bacteria of the genus Bradyrhizobium. In Brazil the BNF allows to fulfill all the demand for N; therefore N fertilizers are not required. However, the traits associated with BNF have not been directly considered in breeding programs due to the difficulties to its evaluation, which require, generally, the plant destruction. The objective of this study was to map Quantitative Trait Loci (QTLs) of traits related to BNF and to identify useful associations for marker-assisted selection, as well as to obtain other information about the genetic basis of these traits in soybeans. A population of 157 F2:7 recombinant inbred lines (RILs), derived from a two-way cross, were genotyped with 105 microsatellite markers as well as evaluated for the following traits related with BNF: number of nodes (NN); nodule dry weight (NDW); mean nodule dry weight (NDW/NN); and shoot dry weight (SDW). Using the composite interval mapping for multiple traits (mCIM) method, the QTLs were mapped for all the traits. A genetic map was constructed with an estimated size of 1,263.2 cM, covering about 50% of the genome. Eight genomic regions were associated with the four traits and four of these regions, located on linkage groups (LG) C1, C2, E and I, were associated with more than one trait: in LG C1 (Satt190-Satt136), QTLs for NDW, NDW/NN and SDW were mapped; in LG C2 (Satt460-Satt307), QTLs for NN and NDW were mapped; in GL E (Satt573-SAtt185), QTLs for SDW and NN were mapped; and in GL I (Satt239-Satt354) QTLs for NDW/NN and NN were mapped. The pleiotropy was attributed to QTL association in the LG C1, C2, and E, whereas genetic linkage was attributed to QTL association in LG I. QTLs affecting only one trait were mapped in LG A2, B1, G and L: in LG A2 (Sct067-Satt589) a QTL was mapped, for NDW/NN; in LG B1 (Satt509-Satt251) a QTL was mapped for NN; in LG L (Satt232-Satt418) a QTL was mapped for SDW; and in LG G (Satt394- Satt288) a QTL was mapped for SDW. The QTLs individually explained very little of the phenotypic variation (R2 = 1.2% to 10.0%), and the most significant QTL was mapped in the LG L, explaining 10.0% of the variation for SDW, with an additive effect of 0.57 g plant-1. Therefore, QTLs in four regions were detected for SDW (C1, E, G, and L), in five regions for NN (B1, C1, C2, E, and G), in two regions for NDW (C1, and C2) and in three regions for SDW/NN (A2, C1, and I), which explained 23.0%, 20.0%, 11.8% and 16.0% of phenotypic variation, respectively. These results are in agreement with the relatively low heritability of the traits (28% to 49%) and reflect the complex nature of BNF traits, which are influenced by the environmental effects.

A família Fabaceae abundante nos trópicos, desperta grande interesse para o uso em recuperação de áreas degradas, já que em sua maioria, são lenhosas e perenes, se adaptam aos mais diversos ecossistemas brasileiros e são capazes de fazer associações simbiônticas com bactérias pertencentes ao gênero Rhizobium, que fixam nitrogênio atmosférico fornecendo-o para a planta em uma forma reativa. Dentro deste contexto, o presente estudo avaliou em um experimento em casa de vegetação como a fixação biológica de nitrogênio em três espécies pertencentes a família Fabaceae variou em função da adição de nitrogênio mineral em diferentes doses e através de tratamentos incluindo-se a inoculação com bactérias do gênero Rhizobium e fungos micorrízicos arbusculares (FMAs). Os resultados obtidos através da atividade da redução de acetileno indicaram que os nódulos se encontravam ativos no último mês de experimento nas três espécies fixadoras de N2. Houve uma grande variação na porcentagem de N na planta proveniente da fixação (NPPfix). Quando as plantas cresceram em meio onde a disponibilidade de N era baixa, sem a aplicação deste nutriente no solo, a FBN foi favorecida, variando de 34 a 84%. Pelo contrário, foi possível observar que a fixação foi inibida em vasos onde a adição de nitrogênio foi elevada. Devido ao uso do solo não esterilizado, os inoculantes aplicados (bactérias e fungos) parecem ter competido com a microbiota nativa do solo, assim sendo, diferenças entre os tratamentos inoculados e o controle (sem inoculação) não foram encontradas neste estudo / Legumes (Fabaceae) are abundant in the tropics and considered as of great interest as restorer of degraded areas, since most of them are woody and perennials, adapted to several Brazilian ecosystems and able to make associations with bacteria belonging to Rhizobium genus, which fix atmospheric nitrogen, and giving it to the plants in a reactive form. In this context, this study evaluated in a greenhouse experiment how nitrogen biological fixation (FBN) varied in three species of Fabaceae family according to the N-mineral addition in different doses and according to treatments including inoculation with bacteria of Rhizobium genus and arbuscular mycorrhizal fungi (AMF). The results obtained from the acetylene reduction activity indicate that the nodules were active in the last month of experiment in the three N2-fixing species. There was a wide variation in the plant N percentage derived from fixation (NPPfix). When plants grew in a soil where N availability was low, without application of this nutrient in the soil, the BNF was favored, ranging the NPPfix from 34 to 84%. On the contrary, it was possible to observe that FBN was inhibited in the pots where N additions were higher. Due to the use of unsterilized soil, the applied inoculants (bacteria and fungi) appear to have competed with the native soil microbiota, thus differences between inoculated and control (without inoculation) could not be established in this study