A Mata Atlântica é a segunda maior floresta brasileira, restando apenas 7,6% de sua extensão original. Porém, ainda são observadas manchas da floresta na Serra do Mar e na Serra da Mantiqueira, no sudeste do Brasil, sendo a Restinga o bioma mais susceptível a degradação. O objetivo principal desse trabalho foi estudar a ciclagem do carbono e do nitrogênio em solos arenosos sob diferentes vegetações (Ante-Duna, Duna Escrube e Restinga) do Litoral Norte e Sul do Estado se São Paulo. Foram analisadas amostras de solos nas seguintes áreas: Parque Estadual da Serra do Mar - Núcleo de Picinguaba, Parque Estadual da Ilha Anchieta, Estação Ecológica Juréia-Itatins, Vila de Pedrinhas no município de Ilha Comprida e Parque Estadual da Ilha do Cardoso. Foram coletadas 5 amostras de solo (0-5, 5-10, 10-15, 15-20 cm de profundidade) em cada local. Os resultados obtidos mostraram que os solos sob esses diferentes tipos de vegetações, apresentaram teores de carbono e nitrogênio muito baixo em comparação a solos sob outras vegetações da Mata Atlântica. As vegetações de Restinga (Alta e Baixa) foram as que apresentaram os maiores teores de carbono, principalmente a Restinga Alta na Ilha Anchieta, que obteve valores de 43,07 g.kg-1 em superfície enquanto que os solos sob vegetação de Duna apresentaram os menores teores. Os teores de nitrogênio encontrados seguiram a mesma tendência do carbono, sendo que as vegetações de Restinga apresentaram os maiores resultados. A matéria orgânica dos solos das áreas estudadas foram predominantemente formadas por plantas do ciclo fotossintético C3, com valores que variaram de -29,0 a -27,7 . A matéria orgânica no solo sob vegetação de Duna tem influência de plantas C4 por terem apresentado valores de aproximadamente -22 . Os valores isotópicos de 15N demonstraram que os solos possuem grande limitação com relação ao nitrogênio e indicaram que o ciclo deste nutriente é extremamente fechado em todas as áreas e sob todas as vegetações. A variabilidade espacial entre os locais e as diferentes vegetações tiveram influência direta nos teores e estoques dos elementos estudados. / The Atlantic Forest is the second largest Brazilian forest, now having only 7.6% of its original size. The remaining spots are found in Serra do Mar and Serra da Mantiqueira, in southeastern Brazil, the restinga biome is the most susceptible to degradation. The main objective of this work was to study the cycle of carbon and nitrogen in sandy soils under different types of vegetation (ante-dune, dune, scrub and restinga) of the North and South Coast of São Paulo State. Soil samples were analyzed from the following areas: Parque Estadual da Núcleo de Picinguaba, Parque Estadual da Ilha Anchieta, Juréia-Itatins, Vila de Pedrinhas in the municipalty of Ilha Comprida and Parque Estadual da Ilha do Cardoso. Five soil samples were collected (0-5, 5-10, 10-15, 15-20 cm deep) at each site. The results showed that soils under these different types of vegetation contain very low levels of carbon and nitrogen comparing to soil under other types of vegetation in the Atlantic Forest. The restinga types of vegetation (high and low) were the ones with the highest levels of carbon, especially in high restinga on the Ancheita Island, reaching values of 43.07 g.kg-1 on the surface while soil under dune vegetation had the lowest levels. The levels of nitrogen followed the same trend of carbon, with the restinga vegetation having the highest results. The organic matter in the studied soils was predominantly composed of C3 photosynthetic cycle plants, with values 13C ranging from -29.0 to -27.7. The organic matter under in the soil under dune vegetation in influenced by C4 plants having values of about -22. The 15N isotope values show that the soils have significant limitation regarding nitrogen cycle and indicate that this nutrient is extremely limited in all areas and under all types of vegetation. The spatial variability between different places and different types of vegetation had a direct influence on the levels and quantities of studied elements.

Plants produce a number of substances and products and primary and secondary metabolites (SM) are amongst them with many benefits but limitation as well. Usually, the fodder are not considered toxic to animals or as a source having higher SM. The Brachiaria decumbens has a considerable nutritional value, but it is considered as a toxic grass for causing photosensitization in animals, if the grass is not harvested for more than 30 days or solely. The absence of detailed information in the literature about SM in Brachiaria, metabolites production and its chemical profile enable us to focus not only on the nutritive value but to get answers in all aspects and especially on toxicity. The study was conducted in the period of december 2013 to december 2014; in greenhouse FZEA-USP. B. decumbens was used with two cutting heights (10 and 20 cm) and nitrogen doses (0, 150, 300 and 450 kg ha-1) in complete randomized block design. The bromatological analysis were carried out on near infrared spectroscopy. Generally, the application of 150 kg ha-1 N was sufficient to promote the nutritional value in B. decumbens but above it the nitrogen use efficiency decline significantly. The highest dry matter yield (99.97 g/pot) was observed in autumn and the lowest was in winter (30.20 g/pot). While, as per nitrogen dose the average highest dry matter yield was at 150 kg ha-1 (79.98 g/pot). The highest crude protein was observed in winter (11.88%) and the lowest in autumn (7.78%). By the cutting heights; the 10 cm proved to have high CP (9.51%). In respect of fibrous contents, the highest acid detergent fiber was noted in summer (36.37%) and lowest in winter (30.88%). While the neutral detergent fiber was being highest in autumn and lowest in spring (79.60%). The highest in vitro dry matter and organic matter digestibilities were noted at 300 kg ha-1 N; being 68.06 and 60.57%; respectively; with the lowest observed in without N treatments (62.63% and 57.97), respectively. For determination of the classes, types and concentration of SM in B. decumbens, phytochemical tests, thin layer and liquid chromatography-mass spectrometry and nuclear magnetic resonance analysis were carried out. Height, nitrogen and seasons significantly (P <0.0001) affected the secondary metabolic profile. A new protodioscin isomer (protoneodioscin (25S-)) was identified for first time in B. decumbens and is supposed to be the probable toxicity reason. Its structure was verified by 1D and 2D NMR techniques (1H, 13C) and 1D (COSY-45, edited HSQC, HMBC, H2BC, HSQC -TOCSY, NOESY and 1 H, 1 H, J). All factors influence the metabolic profile significantly (P <0.0001). The lowest phenols were at 300 kg ha-1 while the lowest flavones were at 0 kg ha-1. Season wise the highest phenols occurred in autumn (19.65 mg/g d.wt.) and highest flavones (28.87 mg/g d.wt.) in spring. Seasons effect the saponin production significantly (P <0.0001) and the results showed significant differences in the protodioscin (17.63±4.3 - 22.57±2.2 mg/g d.wt.) and protoneodioscin (23.3±1.2 - 31.07±2.9 mg/g d.wt.) concentrations. The highest protodioscin isomers concentrations were observed in winter and spring and by N doses the highest were noted in 300 kg ha-1. Simply, all factors significantly played their role in varying concentrations of secondary metabolites. / As plantas produzem diversas substâncias e produtos e os metabólitos primários e secundários (MS) estão entre eles, apresentando tanto efeitos benéficos como limitação de utilização. Geralmente, a forrageiras não são consideradas tóxicas aos animais ou como fonte de MS. As espécies de braquiárias são caracterizadas pelo alto valor nutricional, entretando a Brachiaria decumbens é a espécie mais tóxica para causar a fotossensibilização. A ausência de informações detalhadas na literatura a respeito de MS, sua produção e perfil químico nos faz focar não somente no aumento da produção de matéria fresca e no valor nutritivo da planta mas, em obter respostas em todos os aspectos e na redução de sua toxicidade. O estudo foi conduzido no período de dezembro 2013 ate dezembro 2014, em casa de vegetação localizada na FZEA-USP. Utilizou-se duas alturas de corte (10 e 20 cm) e quatro doses de nitrogênio (0, 150, 300 e 450 kgoha-1) em delineamento de blocos casualizados (4x2). Altura, doses de N e estação afetaram significativamente o perfil de MS. Houve aumento na produção de saponina nas estações da primavera e outono devido ao estresse. A análise bromatológica foi feita por espectroscopia de infravermelho próximo. Geralmente, a aplicação de 150 kgoha-1 de N foi suficiente para promover o valor nutricional na B. decumbens, entretanto acima desse valor a eficiência de uso de Nitrogênio decai significativamente. A maior produção de matéria seca (MS) (99,97 g/vaso) foi observada no outono e a menor foi no inverno (30,20 g/vaso). Embora, de acordo com a dose de nitrogênio, o maior rendimento médio de matéria seca foi de 150 kgoha-1 (79,98 g/vaso). Observou-se que o maior teor de proteína bruta (CP) foi no inverno (11,88%) e o menor foi no outono (7,78%). Pelas alturas de corte, os 10 cm provaram ter alta CP (9,51%). A respeito do conteúdo fibroso, o maior teor de fibra detergente ácida foi observado no verão (36,37%) e o teor mais baixo no inverno (30,88%). Por outro lado, o teor da fibra em detergente neutro foi maior no outono e o menor teor na primavera (79,60%). As maiores digestibilidades in vitro da matéria seca e matéria orgânica foram observadas em 300 kgoha-1 de N, sendo 68,06% e 60,57% com o menor valor observado em tratamentos sem N (62,63% e 57,97%), respectivamente. Para determinação das classes, tipos e concentração de MS em B. decumbens, foram realizados testes por fitoquímico, cromatografia de camada fina, cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massa e ressonância magnética nuclear. Foi identificado um novo isômero de protodioscina (protoneodioscina (25S-) pra primeria vez na B. decumbens que é supostamente a provável razão da toxicidade. Sua estrutura foi verificada pelo 1D e 2D (1H combinação de 1D (1H, 13C) e a técnica 1D RMN (COSY-45, editado HSQC, HMBC, H2BC, HSQC-TOCSY, NOESY e 1H, 1H, J) como O-α-L -rhamnopyranosyl- (1 4) -O-β-D- glucopiranosil- (1 6) -O-β-D-6-O-acetylglucopyranosyl-] (1 2) - p-D-glucopiranosil-28 medicagen. Todos os fatores influenciaram o perfil metabólico significativamente (P <0,0001). Para flavonas, a menor produção foi observada em outono (19,65 mg/g peso seco (p.s)) e a maior na primavera (28.87 mg/g p.s). As concentrações de saponina foram afetadas significativamente (P<0,0001) pelas estações e os resultados mostraram diferenças na protodioscina (17,63±4,3 - 22,57±2,2 p.s) e protoneodioscina (23,3±1,2 - 31,07±2,9 p.s). Os maiores teores da concentração dos isômeros de protodioscina foram observados no inverno e na primavera e em relação ao N aplicado, o maior teor foi de 300 kgoha-1. Simplesmente, todos os fatores influenciaram significativamente a variação das concentrações dos metabólitos secundários.

Neste trabalho foram fabricados e caracterizados eletricamente capacitores MOS com óxido de silício ultrafino (2,6 nm) com porta de silício policristalino (Si-poli) P+ e N+. Os capacitores MOS com porta de Si-poli dopados com boro tiveram a estrutura Si-poli/SiO2/Si previamente implantada com nitrogênio nas doses de 1.10\'POT.13\', 1.10\'POT.14\', 1.10\'POT.15\' e 5.10\'POT.15\' at.cm-², com o pico da concentração de nitrogênio próximo à interface SiO2/Si. Os capacitores MOS foram fabricados sobre lâminas de silício do tipo p que passaram por uma limpeza química préoxidação tipo RCA mais imersão final em solução diluída em HF. Na seqüência, as lâminas foram oxidadas em um ambiente de O2 (1,5 l/min) + N2/H2 (2l/min; 10 %) que proporcionou óxidos de silício com excelentes características elétricas. Para a fabricação dos capacitores MOS com porta de Si-poli P+, utilizou-se SOG de boro seguido por difusão térmica sobre camada de Si-poli (340 nm). Após testes com receitas de difusão a 950, 1000, 1050 e 1100 °C todas padronizadas por um tempo de 30 min optamos por realizar a difusão a 1050 °C por 30 min, pois essa receita proporcionou concentração de boro superior a 1.10\'POT.20\' at.cm-³ e segregação desprezível do boro em direção ao substrato de Si. A dopagem dos capacitores MOS com porta de Si-poli N+ foi realizada por aplicação do SOG de fósforo seguido por difusão a 1050 °C por 30 min. Os resultados indicaram segregação do boro desprezível para o Si, baixa densidade de estados de interface (< 1.10\'POT.11\' eV-¹ cm-²) e no aumento do campo elétrico de ruptura (de 14 MV/cm para 21 MV/cm) com o aumento da dose de nitrogênio (de 1.10\'POT.13\' a 5.10\'POT.15\' at/cm²). Embora ocorresse uma maior dispersão e um aumento desfavorável da tensão de banda plana com o aumento da dose de nitrogênio, os valores 1.10\'POT.15\' e 5.10\'POT.15\' at.cm-² resultaram em capacitores MOS com tensão de faixa plana próxima ao parâmetro diferença de função trabalho (\'fi\' MS) significando densidade efetiva de cargas no dielétrico de porta inferior à cerca de 1.10\'POT.11\' cm-². / In this work we manufactured and electrically characterized MOS capacitors with ultrathin silicon oxides (2,6 nm) and polysilicon gate (Si-poli), P+ or N+. P+ - doped polysilicon gate MOS capacitors (Si-poli/SiO2/Si structure) were previously implanted with nitrogen using doses of 1.10\'POT.13\', 1.10\'POT.14\', 1.10\'POT.15\' and 5.10\'POT.15\' at.cm-², and implantation peak centered close to the SiO2/Si interface before boron doping. The MOS capacitors were fabricated on p-type silicon wafers, which were submitted to RCA - based cleaning procedure and a final dip in diluted HF solution. Following, the wafers were oxidize in ultrapure O2 (1,5 l/min) + N2/H2 (2l/min; 10 %) having, as a result, silicon gate oxides with excellent electrical characteristics. To obtain P+ polysilicon, it Spin On Glass (SOG) of boron the wafers was annealed at 950, 1000, 1050 or 1100 °C during 30 min. We have chosen a diffusion recipe of 1050 °C during 30 min to obtain volumetric concentration of boron higher than 1.10\'POT.20\' cm-³ and no boron segregation to the silicon. N+ polysilicon was also obtained using phosphorus SOG and diffusion at 1050 °C during 30 min. As a result, besides no boron segregation to Si, the interface states density was low (< 1.10\'POT.11\' eV-¹cm-²) and the breakdown field of the gate oxides increased (from 14 MV/cm to 21 MV/cm) by increasing the nitrogen doses (from 1.10\'POT.13\' to 5.10\'POT.15\' at/cm²). Although a larger dispersion and increasing of the flat-band voltage have occurred as the nitrogen dose was increased, values of 1.10\'POT.15\' and 5.10\'POT.15\' at.cm-² induced flat band voltage close to the parameter workfunction difference (\'fi\'MS) which meant effective charge density in the gate dielectrics lower than about 1.10\'POT.11\' cm-².

As atividades antrópicas desenvolvidas nas ultimas décadas têm alterado o ciclo natural dos nutrientes, o que traz efeitos negativos às aos recursos hídricos. Os crescentes problemas com a eutrofização nesses ambientes têm aumentado os casos de florescimento de cianobactérias, que podem trazer riscos aos ecossistemas e comprometer a saúde da população. Em reservatórios, esses efeitos são ainda mais indesejáveis tendo em vista que acumulam água para múltiplos usos. Em vista desse quadro, torna-se importante o estudo da relação dos nutrientes com a comunidade fitoplanctônica. Geralmente os estudos de controle da eutrofização por restrição de nutrientes se atentam apenas à restrição do fósforo. O conhecimento sobre os efeitos das diferentes fontes nitrogenadas em reservatórios tropicais/subtropicais é praticamente inexistente. Para investigar a importância do amônio, nitrato e ureia como fontes de nitrogênio para o fitoplâncton em reservatórios tropicais com diferentes graus de trofia, foram realizadas 4 coletas nos reservatórios de Itupararanga (supereutrófico) e Barra Bonita (hipereutrófico) em dois pontos na coluna de água (profundidades referentes a 50 e 10% da radiação solar fotossinteticamente ativa na subsuperfície). As taxas de assimilação obtidas nessa pesquisa foram relativamente maiores que em trabalhos semelhantes devido à grande biomassa fitoplanctônica em Itupararanga e em Barra Bonita. As taxas de assimilação foram maiores na estação chuvosa, em Barra Bonita que em Itupararanga e, na primeira profundidade. As estratégias de assimilação de nitrogênio foram relacionadas à composição da comunidade fitoplanctônica. Em Itupararanga a comunidade apresentou domínio da cianobactéria Cylindrospemospsis raciborskii e mostrou-se bem adaptada à assimilação de amônio, nitrato e ureia, sendo o amônio a forma nitrogenada preferida, seguido de nitrato e ureia. Em Barra Bonita, a comunidade apresentou domínio da cianobactéria Microcystis aeruginosa durante a estação chuvosa, e ausência de dominância na estação seca. A mudança na composição da comunidade resultou numa maior afinidade pelo nitrato. A intensidade luminosa teve efeito positivo na assimilação da ureia. As cianobactérias parecem bem adaptadas à assimilação de qualquer fonte de nitrogênio disponível, e parte do sucesso desse grupo em reservatórios subtropicais pode ser atribuído a esta característica. / Human activities in the last decades are altering the natural nutrient cycles, with damaging repercussions to the water sources. The growing eutrophication problems are increasing cyanobacterial bloom occurrences and the environmental and health risks associated. In reservoirs, those effects are even more undesirable, due to its waters multipurpose. Therefore, understanding the relations between nutrients and phytoplankton community is needed. Overall, eutrophication control efforts are focus on phosphorus restriction. Little is known on the effects the available nitrogen sources on tropical/subtropical reservoirs primary production. To investigate the importance of ammonium, nitrate and urea to the phytoplankton in subtropical reservoirs with different trophic states, four field campaignes were conducted between October/2013 and June/2014. The water was collected in two points (depths corresponded to 50 e 10% of the surface\'s solar radiation). The uptake rates observed in the work were relatively higher than most similar works, presumably due to the high phytoplanktonic biomass in Itupararanga and Barra Bonita. The uptake rates were higher in the rain season, in the shallower depths and in Barra Bonita than Itupararanga. The uptake also differ among the reservoirs: In Itupararanga, the phytoplankton community was dominated by the cyanobacteria Cylindrospemospsis raciborskii dominance, and was well adapted to the use of ammonium, nitrate and urea (with ammonium been the favorite N source). In Barra Bonita, the phytoplankton community was dominated by the cyanobacteria Microcystis aeruginosa in the rain season and showed no dominance in the dry season. The shift in the phytoplankton community seamed to increase its affinity to nitrate uptake. The light intensity was correlated with urea uptake only. The cyanobacteria ability to use any given nitrogen source can be a key factor to its success.

Este trabalho teve como proposta principal avaliar os efeitos de ações antrópicas sobre sistemas estuarinos com base no balanço biogeoquímico entre as formas de nutrientes (N, P e Si). Foram estudados dois sistemas estuarinos localizados em pontos extremos da costa, um no nordeste, o estuário do Rio Jaguaribe, no Ceará, e outro no sudeste, o complexo estuarino-lagunar de Cananéia e Iguape, em São Paulo. Estes sistemas estão sob os diferentes regimes climáticos e o estudo envolveu: aspectos dos períodos de seca e chuva nos dois locais; o efeito da maré; e, o aporte de águas doces quer sob a forma de chuva, quer via drenagem continental e barragens. A influência antrópica mostrou a ação sobre o excesso de silício nos dois sistemas. O fósforo foi o elemento dissolvido que recebeu maior ação neutralizadora, sendo \"tamponado\" de forma que não ofereceu sinais de eutrofização. Este não é o caso das formas nitrogenadas, que mostraram uma assinatura relativa às atividades antrópicas que mais impactam cada região. No caso do Rio Jaguaribe, o aporte de matéria orgânica e de nutrientes via atividade de carcinicultura colaborou ao destaque na forma de N-amoniacal nas águas do médio e baixo estuário, onde se localizam as fazendas de carcinicultura. Os sinais mais acima no sistema estiveram ligados aos aportes via barragem e da cidade de Aracati. No caso do complexo estuarino-lagunar de Cananéia e Iguape, o nitrato recebeu destaque junto aos aportes do Rio Ribeira de Iguape, por meio do Valo Grande, representando a drenagem de zonas agrícolas. A parte sul do sistema, Cananéia, mostrou um equilíbrio entre as formas nitrogenadas, bastante naturais, dando suporte à produção primária de populações comuns a ambientes estuarinos, enquanto que, os valores de pigmentos fotossintetizantes, mostraram que a composição das comunidades fitoplanctônicas se adapta às condições abióticas do corpo hídrico. Há produção em todos os locais, porém com distinção entre as comunidades fitoplanctônicas. Ocorreu influência sazonal e a degradação de biomassa vegetal, muitas vezes somadas as influências de feopigmentos de comunidades das margens. O diagnóstico feito com o Programa ASSETS é baseado em carga de nitrogênio, valores de clorofila e presença de macroalgas, contudo o equilíbrio entre os nutrientes pode ser uma excelente ferramenta na avaliação ambiental. / The main proposal of this work was to evaluate the effects of anthropic actions upon estuarine systems, based on biogeochemical balance between forms of nutrients (N, P and Si). Two estuarine systems were studied, localized in extreme points of the coast, one in northeast, Jaguaribe River estuary, in Ceará, and the other in southeast, Cananéia-Iguape estuarine-lagoon complex, in São Paulo. These systems are under different climatic patterns and the study involved: aspects of dry and rainy periods in both locations; tide effects; and fresh water inputs, either in the form of rain, or via continental drainage and dams. The anthropic influence showed action upon the excess of silicon in both systems. Phosphorus was the dissolved element that suffered bigger neutralizing action, being buffered, and so, didn\'t show signals of eutrophication. That is not the case of nitrogen\'s forms, they showed a signature related to anthropic activities that impact each region the most. In the case of Jaguaribe River, the input of organic matter and nutrients, due to shrimp farms activities, contributed to prominent N-ammonium form in medium and lower estuary waters, where shrimp farms are located; the signals in upper estuary were connected to inputs via dam and Aracati city. In the case of Cananéia-Iguape estuarine-lagoon complex, the form nitrate was highlighted by the inputs of Ribeira de Iguape River, through Valo Grande, representing agricultural areas drainage. The south part of the system, Cananéia, showed a quite natural balance between the nitrogen forms, supporting primary production of populations common to the estuarine environment. Meanwhile, values of photosynthetic pigments showed that the composition of planktonic communities adapt itself to the abiotic conditions of the water body. There is production everywhere, but with distinctions between the communities. Seasonal influence occurred, and also degradation of microscopic vegetal biomass, often added to influence of pheopigments of margin communities. The diagnosis made by ASSETS Program is based on nitrogen input, values of chlorophyll and macroalgae presence; nevertheless the equilibrium between nutrients can be an excellent tool for environmental evaluation

Esta dissertação trata da teoria e construção de um laser de Nitrogênio molecular pulsado com alta potência de pico e que trabalha na região ultravioleta (337,1 nm), para uso em ensino e pesquisa. Juntamente mostra-se o desenvolvimento e construção de uma célula fotoacústica, cuja função é ser usada como medidor de energia dos pulsos do laser. Este aparelho preciso e sensível serve para medir não somente a energia dos pulsos deste laser, como também de outras fontes de radiação pulsada. Os resultados que caracterizam em detalhes o laser e a célula fotoacústica estão apresentados neste trabalho, e sugestões para o uso destes em laboratório de ensino estão incluídos no Apêndice. / This dissertation treats the theory and construction of a pulsed molecular Nitrogen laser with high peak power which functions in the ultra-violet region (337,1 nm) for use in teaching and research. In addition we show the design and construction of a photo-acoustic cell whose function is to measure the energy of the laser pulses. This sensitive and precise apparatus serves as well for measuring the energy of pulsed radiation sources other than the Nitrogen laser. Results which characterize in detail the laser and the photo-acoustic are presented and suggestions for a teaching laboratory included in an appendix.

A cana-de-açúcar constitui-se em uma importante atividade agrícola no Brasil, sendo que sua produtividade relaciona-se a vários fatores, entre os quais a disponibilidade de quantidades adequadas de nutrientes, com destaque para o nitrogênio. Entretanto, o constante uso de fertilizantes aumentam a possibilidade de contaminação ambiental, principalmente de corpos de água. No presente trabalho foram avaliados o comportamento do N inorgânico e demais íons majoritários dissolvido presentes nas águas superficiais e sub-superficiais em áreas cultivadas com cana-de-açúcar, considerando as contribuições atmosféricas, e suas implicações ambientais. Em área experimental localizada no município de Santa Cruz das Palmeiras, SP, foram coletadas amostras de água em quatro pontos: pluviômetro, Ribeirão dos cocais, extrator de solução do solo e lençol freático; e analisadas por cromatografia iônica e microtitulação de Gran. Os principais íons majoritários foram caracterizados para cada ponto de amostragem considerando além de suas concentrações, a variabilidade sazonal e os transportes de carga dissolvida e potencial de perdas por lixiviação ao longo do período estudado. Observou-se que as águas de chuva e do Ribeirão dos Cocais apresentaram as menores concentrações iônicas, com um Total de Sólidos Dissolvidos (TDS) médio de 5,28 e 3,71 mg L-1, respectivamente; a solução do solo as maiores concentrações, com TDS médio variando de 78,67 a 130,56 mg L-1; e, as águas do lençol freático concentrações com valores intermediários, com TDS médio de 12,72 mg L-1. A participação dos íons nitrogenados dissolvidos no TDS foi de 17,87% para as águas de chuva, com picos de concentração dos íons NO3- e NH4+ no início dos períodos chuvosos; para os demais pontos de amostragem essa participação foi inferior a 5%, sem variações significativas ao longo do período estudado. Entre os íons nitrogenados, o NO3- foi a espécie de maior participação no TDS em todos os pontos de amostragem, com aportes atmosféricos na ordem de 35,68 kg a-1 em 2006 e 34,66 kg a-1 em 2007, e um transporte fluvial médio estimado de 46,16 kg para o período de cheia em 2007, o que representou o dobro da estimada para o período de estiagem do mesmo ano e correspondeu a 82% do NID transportado no período. Foi possível verificar também que durante o período de amostragem de solução do solo, janeiro a abril de 2006, os fluxos de água foram sempre descendentes, indicando um potencial de perdas por lixiviação na ordem de 2,94 kg ha-1 no período para os íons nitrogenados, com destaque para o NO3- com 1,59 kg ha-1 no período. As razões íon/Cl- estabelecidas mostraram que houve influência dos aportes terrestres locais nas águas de chuva e evidenciaram o controle dos aportes atmosféricos totais (chuva) sobre as águas do Ribeirão dos Cocais e do lençol freático, além de indicarem que não ocorreu a lixiviação da solução do solo para o lençol freático. Ainda assim, os riscos de contaminação associadas à cultura da cana-de-açúcar não podem ser desconsiderados, indicando a necessidade de mais estudos / The sugar cane is an important agricultural activity in Brazil and its productivity is related to several factors, such as the availability of suitable nutrients quantities, with emphasis on the nitrogen. However, the constant use of fertilizers increases the possibility of environmental contamination, mainly in water bodies. In this study were evaluated the inorganic N performance and other major dissolved ions present in surface and sub-surface waters in sugar cane areas, considering the atmospheric contributions and its environmental implications. In the experimental area, located in the municipality of Santa Cruz das Palmeiras, Brazil, were collected water samples in four points: pluviometer, Cocais stream, soil solution extractors and groundwater, which were analyzed by ionic chromatography and Gran microtitration. The major ions were characterized for each sampling point considering, beyond their concentrations, their seasonal variability and the dissolved loads transports and potential for loss by leaching during the studied period. It was observed that the waters samples from rain and Cocais stream had the lowest ionic concentrations, with average Total Dissolved Solids (TDS) of 5.28 and 3.71 mg L-1, respectively; soil solution presented the greatest concentrations, with average TDS ranging from 78.67 to 130.56 mg L-1, and in the groundwater samples the concentrations presented intermediate values, with TDS mean of 12.72 mg L-1. The participation of dissolved nitrogen ions in TDS was 17.87% for the rain waters, with concentration peaks for NO3- and NH4+ at the beginning of the rainy periods; for other sampling points such participation was less than 5%, without significant changes over the studied period. Among the nitrogen ions, the NO3- had the higher participation in TDS for all the sampling points, with atmospheric inputs of 35.68 kg y-1 in 2006 and 34.66 kg y-1 in 2007, and an average stream transport of 46.16 kg for the high water period in 2007, which was twice higher than the estimative for the low water period in the same year corresponding to 82% of the transported NID in this period. It was also verified that during the soil solution sampling, January to April 2006, the water flows had always descending movement, indicating a loss potential by leaching about 2.94 kg ha-1 for the nitrogen ions in the period emphasizing the NO3- with 1.59 kg ha-1. The íon/Cl- ratios showed that there was influence of the local land contributions in the rain waters and they demonstrated the control of the atmospheric total contributions (rain) in the waters of Cocais stream and groundwater, in addition, they also indicated that there was not soil solution leaching to the groundwater. Yet, the risks of contamination associated with the sugar cane plantations can not be disregarded, indicating the need for more studies

O processo de fixação biológica de nitrogênio (FBN) é a principal forma de entrada de nitrogênio (N) em ecossistemas naturais e é intermediado por microorganismos diazotróficos simbióticos ou de vida livre. A produção de biofertilizantes com bactérias diazotróficas é a principal alternativa ao uso de fertilizantes nitrogenados solúveis. Apesar da simbiose Rhizobium-leguminosas ser eficiente em promover o crescimento das plantas, a inoculação de bactérias diazotróficas em gramíneas vem apresentando resultados questionáveis, principalmente devido à baixa eficiência e incompatibilidade entre os atuais inoculantes bacterianos e as plantas. Os biofertilizantes para gramíneas utilizam bactérias endofíticas as quais desenvolvem interações pouco conhecidas com as plantas. Uma possibilidade para melhorar a eficiência da FBN em gramíneas é a aplicação de bactérias epifíticas de menor seletividade em relação às bactérias endofíticas. Os objetivos deste trabalho foram isolar novos genótipos de bactérias diazotróficas da filosfera de bambu da Mata Atlântica, verificar seu potencial biotecnológico in vitro e avaliar sua eficiência agronômica como biofertilizante em cana-de-açúcar em casa-de-vegetação. Foram obtidos 120 isolados bacterianos os quais foram caracterizados morfológica e filogenéticamente. Com relação ao potencial biotecnológico, 48 isolados bacterianos apresentaram resposta positiva nos testes in vitro de redução de acetileno (ARA) e para produção in vitro de ácido indol-3-acético (AIA) na presença de L-triptofano. Desses 48 isolados, 50% apresentaram capacidade de solubilizar fosfato de cálcio, 8% de produzir quitinases, 16% de produzir ACC desaminase e 17% de produzir sideróforos. O sequenciamento do gene rRNA 16S indicou que 75% dos isolados da filosfera de bambu foram similares à classe Gammaproteobacteria (Proteobacteria) , e a família Enterobacteriaceae. Dentre eles, 32% dos isolados apresentaram sequências similares a Klebsiella sp. e 2% foram similares a Serratia e Enterobacter. Das 48 sequências analisadas, 37% delas não foram classificadas quanto ao gênero, podendo então representar novos gêneros ou espécies. Dez isolados contendo o gene nifH foram selecionados para experimentos de eficiência agronômica em casa-de-vegetação usando bactérias inoculadas via pulverização foliar ou encapsuladas em micro-esferas de alginato e associados a diferentes níveis de adubação nitrogenada. A inoculação por meio de pulverização nas folhas de cana-de-açúcar resultou em aumento significativo de massa seca de parte aérea e concentração de N na parte aérea das plantas na sua fase inicial de desenvolvimento. A maior taxa de fixação nas folhas inoculadas foi observada sete dias após a inoculação no tratamento sem adição de N mineral. A inoculação no solo com os mesmos 10 isolados encapsulados em matriz polimérica em conjunto com diferentes níveis de adubação nitrogenada mostrou aumentos significativos de massa seca da parte aérea, raízes e concentração de N na parte aérea da cana-de-açúcar em comparação aos controles, principalmente nas fases tardias do desenvolvimento das plantas. O solo que recebeu as bactérias encapsuladas apresentaram elevadas taxas de FBN, oscilando entre 0 e 4 g de N g-1 h-1, 7 dias após a inoculação. Os resultados sugerem que as bactérias selecionadas possuem alto potencial biotecnológico para promover o crescimento das plantas em momentos diferentes do seu ciclo de desenvolvimento, dependendo do tipo de abordagem para inoculação. / The process of biological nitrogen fixation (BNF) is the most important form of nitrogen (N) input in natural ecosystems and is mediated by symbiotic or free-living diazotrophic microorganisms. The production of biofertilizers containing diazotrophic bacteria is the main alternative to the use of soluble nitrogen fertilizers, improving plant growth by nitrogen fixation or other plant growth promoting mechanisms. Despite the efficiency of the symbioses Rhizobium-legumes in promoting plant growth, the inoculation of diazotrophic bacteria in grasses, such as sugarcane, has shown variable results, mainly due to the low efficiency and incompatibility between the current bacterial strains used in inoculants and plant genotypes. Most of the biofertilizers for grasses uses endophytic bacteria that develop complexes interactions with the host plant, which are not totally understood. A possibility to improve the efficiency of BNF in grasses is the application of epiphytic diazotrophic bacteria that are less selective as compared to endophytes. The aims of this work were to isolate new genotypes of diazotrophic bacteria from the phyllosphere of bamboo from Atlantic Forest, determine their biotechnological potential based on in vitro assays, and evaluate their agronomic efficiency as biofertilizer for sugarcane under greenhouse conditions. A total of 120 bacterial isolates were obtained and characterized morphologically and phylogenetically. Regarding the biotechnological potential, 48 isolates showed positive responses under in vitro the acetylene reduction assay (ARA) and indole-acetic-acid (IAA) production in vitro assay in the presence of L-tryptophan. Among the 48 isolates evaluated, 50% were able to solubilize calcium phosphate, 8% produced chitinases, 16% were able to produce ACC deaminase, and 17% produced siderophores. The sequencing of the rRNA 16S gene revealed that 75% of the isolates were phylogenetically related to the family Enterobacteriaceae (Gammaproteobacteria) . The genus Klebsiella accounted for 32% of the isolates, whereas Serratia and Enterobacter accounted for 2%. Aproximatelly 37% of the isolates were assembled unclassified Bacteria. Ten isolates containing the nifH gene were selected for agronomic efficiency test under greenhouse conditions, using bacteria inoculated via foliar spraying, or encapsulation in alginate beads and inoculation in the soil, associated with different doses of nitrogen fertilizer. The inoculation on the sugarcane leaf surfaces resulted in significant increases in root biomass and N concentration in the shoots at the early stage of plant development. The highest N fixation rates in inoculated leaves were observed 7 days after inoculation in the absence of mineral N. The soil inoculation with the same 10 isolates immobilized in polymeric matrix in addiction to different rates of nitrogen fertilization showed significant increases in shoot and root biomass and N concentration in the shoots of sugarcane, when compared to the controls, mostly at later stages of plant development. The soil inoculated with encapsulated bacteria showed high rates of BNF even when nitrogen fertilizer was applied, ranging between 0 and 4 g of N g-1 h-1 seven days after the inoculation. The results suggest that the selected bacteria have high biotechnological potential to promote sugarcane growth at different stages of development, depending on the inoculation approach.

O crescimento populacional mundial das ultimas décadas, aliado a crescente preocupação da sociedade com o ambiente, tem impulsionado pesquisas em busca de novas tecnologias de produçãoagrícola que visem garantir elevados níveis de produtividade, visando atender a demanda mundial por alimentos, de maneira mais eficiente e menos impactante ao ambiente. Considerada essa vertente foi realizado um experimento em casa de vegetação com o objetivo de avaliar a eficiência da ureia revestida com polímero na adubação do milho. O delineamento experimental foi o de blocos ao acaso, com quatro repetições, no esquema fatorial, 4 fontes, 4 doses de N e 1 tratamento adicional (controle), com quatro avaliações no tempo (35, 59, 68 e 89 dias após a semeadura DAS). As fontes de N: Ureia fertilizante convencional (UC); Ureia recoberta com polímero de lenta liberação a base de enxofre (UR1); Ureia recoberta com polímero de lenta liberação (UR2) e Ureia recoberta com polímero hidrossolúvel a base de poliacrilamida (UR3) foram aplicadas aos 17 DAS. Testaram-se, também, doses de N equivalentes a 50, 100, 150 e 200 mg dm-3, incluindo-se um controle, sem adubação nitrogenada. Foram avaliados o teor de N e a fitomassa da parte aérea e do sistema radicular das plantas, massa de solo e o teor de N-total, 15N, e também as concentrações de N-NH4 + e N-NO3 - no solo. Ao final do ciclo da cultura (89 DAS), o acumulo de fitomassa na parte aérea e planta toda de milho foram superiores nos tratamentos UR3 e UC em relação ao tratamento com o produto de lenta liberação UR1, que por sua vez não diferiu de UR2. Não houve diferença entre os tratamentos no acumulo de fitomassa do sistema radicular. O acumulo de N pelas plantas de milho não diferiu entre as fontes testadas. O incremento nas doses de N, para a média das fontes, promoveu efeito positivo no acumulo do nutriente pela cultura. Os teores de N-NO3 - e N-NH4 + no solo nos tratamentos UR1 e UR2 foram comparativamente menores que UR3 e UC aos 35 DAS, e maiores nas avaliações seguintes. De maneira geral os teores de N-NO3 - e N-NH4 + aumentaram com o incremento das doses de N. A técnica isotópica de variação natural (15N) não possibilitou a estimativa do N na planta proveniente do fertilizante, por apresentar grande variação nos valores de recuperação (R%), ocasionados pelo fracionamento isotópico. A recuperação aparente (RA%) do N-ureia tanto na parte aérea como para a planta toda de milho foi maior nos tratamentos UR3 e UC aos 35 e 59 DAS, não diferindo ao final do ciclo da cultura de UR1 e UR2. Mesmo que os fertilizantes UR1 e UR2 tenham apresentado as características pretendidas de liberação mais lenta do N-ureia no inicio do ciclo, não houve efeito positivo no desenvolvimento da planta e na recuperação do N fertilizante quando comparado ao tratamento convencional (uréia). Por isso, mais estudos devem ser realizados a fim de verificar a viabilidade agronômica e econômica destes fertilizantes para a cultura do milho, especialmente em condições de campo. / The world population increases in last decades and recent concerns with environmental issues encouraged the search for new agricultural production technologies, ensuring high levels of productivity with lower environmental impacts. In this context, one experiment was carried out under green house conditions, aiming to evaluate the agronomic efficiency of polymer coated urea in maize. The trial was carried out in a randomized blocks experimental design (four replicates) in a factorial including four N sources (Common urea fertilizer, UC; Slow-release urea 1, UR1; Slow-release urea 2, UR2; Polymer-coated urea, UR3) and four N rates (50, 100, 150 and 200 mg dm-3 of N). An additional treatment without N (control) was also evaluated. The measurements were performed in 4 periods over the crop cycle (35, 59, 68 and 89 days after sowing DAS). The measurements included total N and shoot and root phytomass, soil and total soil N, 15N, N-NH4 + and N-NO3 - soil content. At the end of the cycle (89 DAS), the shoot and shoot plus root phytomass were higher for UR3 and UC than for UR1 and UR2. There was no difference between the N sources in root phytomass and N accumulation. In average across sources, the N rates increased the N accumulation in the plants. The inorganic N (NH4+ and NO3-) content in soil was lower for UR1 and UR2 at 35 DAS, increasing thereafter. Overall, increasing N rates resulted in higher inorganic soil N contents. The natural abundance method (15N) was not useful for estimating the recovery of N fertilizer from plants (R, %) due to the high variation in the values obtained by isotopic fractionation. The apparent recovery of N-urea (AR, %) by shoot and shoot plus roots were higher for UR3 and UC than for UR1 and UR2 at 35 and 59 DAS. No difference was observed thereafter. Even though fertilizers UR1 and UR2 have presented the desired characteristics of slow release N-urea, there was no positive effect on plant development and N-fertilizer recovery when compared to conventional treatment (urea). Therefore, more studies should be conducted in order to verify the agronomic and economic viability of these fertilizers for the maize crop, especially under field conditions.

A presente pesquisa propôs avaliar a remoção biológica do nitrogênio pela via simplificada (nitritação) utilizando fenol como fonte de carbono na etapa anóxica (desnitritação) em um sistema de lodos ativados com biomassa em suspensão. Para tanto operou-se um reator piloto (volume útil de 20 litros) em bateladas seqüenciais alimentado com 5 (cinco) litros de água residuária sintética. A investigação foi caracterizada pela utilização do fenol (1.000 mg C6H5OH/L) e pelo aumento gradual da concentração de nitrogênio amoniacal no despejo líquido sintético (200; 300 e 500 mg N/L) buscando as condições que permitissem a predominância do N-NO2 - ao final da fase aeróbia dos ciclos de tratamento e utilização do fenol pelos microrganismos heterotróficos para redução do nitrogênio oxidado durante a fase anóxica. Para a presente pesquisa as condições para predominância do N-NO2 - na massa líquida do reator ao final da etapa aeróbia foram: pH @ 8,3 associado à extensão do período aeróbio do ciclo de tratamento que garantisse uma concentração mínima de amônia livre (> 0,3 mg NH3/L) no conteúdo do reator piloto. Com estas condições, a relação N NO2 - / (N-NO2 - + N-NO3 -) variou entre 89 e 99%. Mantendo uma concentração de 1,0 mg O2/L no conteúdo do reator durante afase aeróbia e tempo de residência hidráulico de três dias, as eficiências de remoção de N-NH3 variaram entre: 89 e 98% com concentrações no afluente próximas a 200 mg N/L (nove ciclos de tratamento); 95 e 98% para concentrações no afluente da ordem de 300 mg N/L (cinco ciclos de remoção) e 95 e 97% com concentrações no afluente próximas a 500 mg N/L (três ciclos de tratamento). Para temperaturas entre 23,5 e 33°C e concentrações de sólidos em suspensão voláteis entre 3.420 e 2.175 mg SSV/L no conteúdo do reator, a taxa de nitrificação específica variou entre 0,01 e 0,05 kg N-NH3/ kg SSV. dia. Concentrações máximas de amônia livre da ordem de 16 mg NH3/L e de ácido nitroso livre entre 0,001 e 0,009 mg HNO2/L no conteúdo do reator piloto não inibiram a oxidação biológica do nitrogênio. Fenol, em concentrações no afluente próximas a 1.000 mg C6H5OH/L, mostrou-se adequado como única fonte de carbono para remoção de nitrogênio, via nitrito, para concentrações afluentes da ordem de 200 e 300 mg N/L. As eficiências de remoção do nitrogênio oxidado variaram entre 97 e 100%, utilizando taxas de aplicação volumétricas próximas a 0,03 kg fenol /m3.hora.. As taxas de "desnitritação" específicas variaram entre 0,01 e 0,05 kg N-NO2 - / kg SSV .dia; a relação alimento/microrganismo (A/M) esteve compreendida entre 0,06 e 0,13 kg fenol / kg SSV. dia; a relação fenol removido/N-NOx removido variou entre 2,1 e 3,2 g fenol removido / g NNOx removido e as eficiências de remoção do fenol, durante a etapa anóxica estiveram compreendidas entre 37 e 67%. Taxas de aplicação volumétricas da ordem de 0,07 kg fenol /m3.hora inibiram a "desnitritação" biológica. Os três ciclos de tratamento da etapa conduzida com concentração de 500 mg N/L no afluente, foram marcados pela inibição da "desnitritação" e acúmulo de fenol, causados pelas elevadas concentrações de N-NO2 - (@80 a 98 mg N-NO2 -/L) na massa líquida do reator. Ainda durante essa etapa, a coleta de amostra na fase anóxica dos ciclos de remoção para realização de ensaios exploratórios, associando cromatografia gasosa e espectrometria de massa, detectaram a formação de 2 e 4 - nitrofenol no conteúdo do reator piloto. / This research proposes to evaluate an activated sludge system with suspended biomass in a pilot scale aiming to remove nitrogen by a simplified way (nitritation) using phenol as the carbon source of the anoxic phase (denitritation). A pilot reactor of 20-liters volume was operated in sequence batch stages fed with 5-liters of a synthetic wastewater. The investigation was characterized by the use of phenol (1,000 mg C6H5OH/L) and the gradual increase of ammonium nitrogen concentration in the synthetic wastewater (200, 300 and 500 mg N/L) searching the conditions that allowed the prevalence of N-NO2 - in the end of the aerobic phase of the treatment cycles and the use of phenol for the heterotrophic microorganisms to reduce the oxidized nitrogen during the anoxic phase. To the present research, the conditions to N-NO2 - prevalence in the reactor liquid mass in the end of the aerobic phase were: pH @ 8.3 associated to the extension of the aerobic period of the treatment cycle which guarantees a minimum concentration of free ammonia (> 0.3 mg NH3/L) in the pilot reactor content. Considering these conditions, the relation N-NO2 - / (N-NO2 - + NNO3 -) varied between 91 and 99%. Maintaining a concentration of 1.0 mgO2/L in the reactor content and hydraulic residence time of three days, the removal efficiencies of N-NH3 vary between: 89 and 98% to influent concentrations near 200 mg N/L (nine treatment cycles); 95 and 98% to influent concentrations of the order of 300 mg N/L (five removal cycles) and 95 and 97% to influent concentrations near 500 mg N/L (three treatment cycles). To temperature between 23,5 and 33°C and volatile suspended solid concentrations between 3,420 and 2,175 mg SSV/L in the reactor, the specific nitrification rate varied between 0.01 and 0.05 kg N-NH3/ kg SSV.d-1. Maximum concentrations of free ammonia in the pilot reactor of the order of 16 mg NH3/L and nitrous acid between 0.001 and 0.009 mg HNO2/L didn?t inhibit the nitrogen biological oxidation. Influent phenol concentrations near 1,000 mg C6H5OH/L showed to be adequate as single carbonsource to nitrogen removal as nitrite to influent concentrations of the order of 200 and 300 mg N/L. The oxidized nitrogen removal efficiencies vary between 97 and 100%, using volumetric loading rates near 0.03 kg phenol/m3.hour. The specific denitritation rates vary between 0.01 and 0.05 kg N-NO2 - / kg SSV.d-1; the food / microorganism ratio (F/M) was between 0.06 and 0.13 kg phenol / kgSSV.d-1; phenolremoved/N-NOxremoved ratio varied between 2.1 and 3.2 g phenolremoved/ g N-NOxremoved and phenol removal efficiencies during the anoxic phase were between 37 and 67%. Volumetric loading rates of the order of 0.06 kg phenol / m3.hour inhibited the biological denitritation. The three treatment cycles of the phase conducted with influent concentration of 500 mg N/L showed denitritation inhibition and phenol accumulation caused by high concentrations of N-NO2 - (@80 to 98 mg N-NO2 -/L) in the reactor liquid mass. During this phase, the sampling of the anoxic phase of the removal cycles to the initial tests associating gas chromatography and mass spectrophotometer detected the formation of 2 and 4-nitrophenol in the pilot reactor content.