O presente trabalho inclui duas etapas da pesquisa. Na primeira fase do projeto, a oxidação eletroquímica do nitrito em eletrodo de carbono vítreo modificado com um filme obtido eletrostaticamente de Co-TRP/Zn-TPPS, foi investigada em pH 4,7. Um aumento de corrente foi detectado em 0,75V, cujo máximo foi proporcional à concentração do íons nitrito, exibindo uma dependência inversa com a espessura do filme. A velocidade de transferência de carga foi avaliada por cronoamperometria, sendo que a velocidade de difusão da carga eletroquímica através do filme é mais alta do que a velodicade de difusão do íon em solução. O processo catalítico envolvendo a oxidação do íon nitrito no filme de pares de depósitos alternados foi também investigado com as técnicas da voltametria cíclica e de disco rotativo. Em concentrações relativamente baixas de substrato, o processo mediado foi tratado como um sub-caso, SR, na notação de Saveant, permitindo o cálculo da constante de velocidade para a reação de troca na interface filme-solução, sendo que tal valor foi estimado em 3,4x103 dm3 mol-1 s-1. Na segunda parte da investigação, a potencialidade analítica do eletrodo modificado foi confirmada por experimentos de injeção em fluxo usando solução carregadora tampão pH 4,7. Devido à atividade catalítica da camada imobilizada, a determinação de nitrito foi realizada em potencial menos positivo do que aqueles obtidos em eletrodos polidos (0,75 V vs. Ag/AgCl) e os dados obtidos demostraram o melhor desempenho do eletrodo modificado, indicando excelente repetibilidade e maior sensibilidade. Na condição experimental otimizada, o nitrito foi determinado na configuração FIA com limite de detecção de 0,1 &#181mol L-1 e a faixa analítica de aplicabilidade do método foi de 1 a 1000 µmol L-1. Nitrato também foi quantificado após sua redução estequiométrica a nitrito pela passagem da solução através da coluna de cádmio/cobre. Ambos analitos foram quantificados em água mineral e amostras de saliva e os resultados foram concordantes com aqueles obtidos usando método oficial. / This present work includes two research steps. ln the first step the electrochemical oxidation on nitrite on a glassy carbon disc electrode, modified with an electrostatically assembled film of tetraruthenated cobalt porphyrin/(meso-tetra(4-sulphonatephenyl)porphyrinate zinc(II), was investigated at pH = 4.7. A current enhancement was observed by using the modified electrode, the signal being proportional to the concentration of nitrite ions and exhibiting an inverse dependence with the film thickness. The charge transfer rate was evaluated by chronoamperometry, showing that the rate of diffusion of electrochemical charge through the film is higher than the rate of diffusion of substrates in solution. The catalytic process involving the oxidation of the nitrite ions at the bilayered film was also investigated based on cyclic and rotating disc voltammetry. At relatively low substrate concentrations the mediated process has been dealt with in terms of the SR sub-case in Saveant\'s notation, allowing the calculation of the rate constant for the cross-exchange reaction at the film-solution interface as 3.4x103 dm3 mol-1 s-1. In the second part the analytical potentiality of the modified electrode was studied by flow injection experiments carried out by using a pH 4.7 buffer as carrier solution. Owing to the catalytic activity of the immobilized layer, the determination of nitrite was performed at less positive potentials (0.75 V versus Ag/AgCl) and the data obtained showed a better performance indicated by both an excellent repeatability and increased sensitivity. At the optimized experimental condition, nitrite was determined in the FIA configuration with a limit of detection of 0.1 µmol L-1. Nitrate was also quantified after its stoichiometric reduction to nitrite by passing the solution through a cadmium/copper column. Both analytes were quantified in mineral water and saliva samples and the results were in agreement with the ones obtained by using an official method.

A produção de metano entérico está entre as principais fontes de emissão de gases de efeito estufa dentre as atividades agropecuárias, além de gerar perda energética ao animal de até 12% da energia bruta consumida. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar o uso de nitrato de cálcio encapsulado na alimentação de ruminantes como estratégia nutricional a mitigação de metano entérico. O experimento consistiu de duas fases. Fase I: Foram testadas dietas suplementadas com produto comercial de nitrato de cálcio encapsulado utilizando a técnica semiautomática de produção de gases in vitro. Meio grama de substrato com 50 mL de meio de incubação e 25 mL de inóculo ruminal foram incubados em frascos de vidro (160 mL) à 39 ºC por 24 horas para determinação da melhor dieta a ser testada in vivo. O primeiro ensaio testou a associação entre a monensina (dietas com e sem adição de monensina) e doses de nitrato encapsulado (0; 1,5 e 3% da matéria seca (MS)) para mitigação de metano in vitro. Não foi observada interação entre monensina e nitrato para as variáveis testadas. O segundo ensaio in vitro testou a interação do tipo de dieta com duas relações concentrado:volumoso, 20:80 e 80:20, e a inclusão de doses de nitrato encapsulado (0; 1,5; 3 e 4,5% MS). Embora não foi observado efeito associativo entre dieta e nitrato para redução de metano, foi observada mudança nos produtos da fermentação ruminal, com redução de propionato, em decorrência da concorrência de nitrato e propianogênicas por hidrogênio mais escasso em dietas com menor fermentação. Fase II: Conforme os resultados obtidos na Fase I, na segunda fase foi avaliado o efeito associativo da relação de concentrado:volumoso da dieta e a dose de nitrato sobre a emissão de metano, constituintes ruminais e toxicidade do nitrato in vivo. Utilizou-se seis borregos canulados no rúmen, distribuídos em delineamento experimental quadrado latino 6 x 6, em fatorial 2 x 3. Os fatores foram tipo de dieta (relação concentrado:volumoso 20:80 e 80:20) e inclusão de doses de nitrato encapsulado na dieta (0; 1,5 e 3% MS) em substituição gradual ao farelo de soja, totalizando seis tratamentos. Os teores de substituição do farelo de soja pelo nitrato foram em equivalente proteico de maneira a deixar as dietas isonitrogenadas. Os animais foram adaptados gradualmente a oferta de nitrato dietético para evitar problemas com toxidez. A análise de toxicidade foi avaliada pela taxa de metahemoglobina no sangue dos ovinos 3 horas após a alimentação. Nitrato reduziu a produção de metano em ambas as dietas. Os níveis de metahemoglobina no sangue dos animais não foram alterados pela adição de nitrato. Foi observado efeito associativo entre o tipo de dieta e nitrato para os produtos da fermentação ruminal, como acetato, que aumentou linearmente nas dietas com 80% de concentrado quando nitrato foi adicionado. Concluí-se que nitrato, utilizado de forma segura, é uma promissora estratégia para redução de metano entérico independentemente do tipo de dieta com que está sendo suplementado / Production of enteric methane is among the leading sources of greenhouse gas emissions from agricultural activities and generate energy loss to the animal up to 12% of gross energy consumption. The objective of this study was to evaluate the use of calcium nitrate encapsulated in ruminant feed as a nutritional strategy for mitigation of enteric methane. The experiment consisted of two phases. Phase I: tested diets were supplemented with encapsulated calcium nitrate using a semi-automatic in vitro gas production technique Half gram of substrate with 50 mL of incubation medium, and 25 mL of rumen fluid were incubated in glass bottles (160 ml) at 39 °C for 24 hours to determine the best diets to be tested in vivo. The first trial tested the association between monensin (diets with and without monensin) and encapsulated nitrate levels (0, 1.5 and 3% of dry matter (DM)) for in vitro methane mitigation. There was no interaction between monensin and nitrate for the tested variables. The second in vitro assay tested the interaction of diet type with two concentrate:forage ratios, 20:80 and 80:20, and the inclusion of encapsulated nitrate levels (0, 1.5, 3 and 4.5% DM). Although it was not observed associative effect between diet and nitrate for reduction of methane, it was observed change in the ruminal fermentation products. Phase II: According to the results obtained in Phase I, in the second phase we evaluated the associative effect of concentrate: forage ratio of diet and the dose of nitrate on the methane emission, ruminal constituents and nitrate toxicity in vivo. We used six lambs cannulated in the rumen, distributed in Latin square design 6 x 6 in factorial 2 x 3. The factors were type of diet (concentrate:forage ratios 20:80 and 80:20) and inclusion of encapsulated nitrate doses in the diet (0, 1.5 and 3% DM) in the gradual replacement of soybean meal, a total of six treatments. The replacement levels of soybean meal by nitrate were in protein equivalent so as to leave the diets isonitrogenous. The animals were gradually adapted to dietary nitrate supply to avoid problems with toxicity. The analysis of toxicity were evaluated by the rate of methemoglobin in the blood of sheep 3 hours after feeding. Methemoglobin levels in blood of animals were not changed by the addition of nitrate. Associative effect was observed between the type of diet and nitrate for ruminal fermentation products such as acetate, which decreased linearly in the diets with 80% forage when nitrate was added. It can be concluded that nitrate used securely is a promising strategy for reducing enteric methane independently of the type of diet being supplemented

No ambiente marinho a maior fonte de nitrogênio encontra-se na forma de nitrato, que é reduzido para incorporação à biomoléculas como aminoácidos e bases nitrogenadas. A enzima nitrato redutase (NR), responsável pela conversão de nitrato a nitrito, é a primeira enzima a participar do processo de assimilação de nitrogênio. Gracilaria tenuistipitata é uma macroalga marinha de grande importância econômica explorada comercialmente para a produção de ágar, um ficocolóide de ampla aplicação industrial e biotecnológica. Esta alga tem seu crescimento limitado principalmente pela assimilação de nitrogênio do meio. Em trabalhos anteriores envolvendo a NR de G. tenuistipitata, foram demonstradas as oscilações diárias de sua atividade e expressão protéica. Esses ritmos permaneceram mesmo em situações de luz constante, sendo assim regulados endogenamente pelo relógio biológico. Neste trabalho procuramos seqüênciar o gene de NR nesta alga e responder se a regulação de NR também ocorria na transcrição, estudando o ritmo diário dos níveis de expressão do RNA mensageiro. Na biblioteca de cDNA de G. tenuistipitata identificamos e seqüenciamos os clones de NR por primer walking. Utilizando os mesmos primers desenhados, seqüenciamos também o gene da NR, que não apresenta introns. Esta é a primeira descrição na literatura de uma NR sem introns e também do gene NR de algas vermelhas. Observamos a oscilação diária da expressão do RNA mensageiro de NR. Esses dados nos permitem concluir que a regulação de NR em G. tenuistipitata também ocorre durante a expressão deste gene. Em condições normais de claro-escuro há uma expressão basal de NR que pode ser atribuída a existência de dois genes de NR, um constitutivo e outro regulado; ou ainda a um único gene que tem sua expressão basal induzida. / In the marine environment, the major source of nitrogen is nitrate, which must be reduced before incorporation into organic compounds, such as amino acids and nitrogen bases (purines and pyrimidines). The first enzyme that participates in the nitrogen assimilation process is nitrate reductase (NR), which is responsible for the conversion of nitrate to nitrite. Gracilaria tenuistipitata is a marine macroalga with a great economic importance, harvested for the production of agar, which has many uses in products from industry and biotechnology. Nitrogen is the limiting macronutrient of this alga\'s growth. The previous biochemical characterization for NR in this alga demonstrated a dial oscillation of activity and protein expression. These rhythms have been conserved in the situation of continuous light being regulated by the biological clock. For a better understanding of the regulation of NR, we sequenced the NR gene and studied the genetic regulation of NR mRNA expression. In a cDNA library of G. tenuistipitata, we identified and sequenced the NR clones, using the primer walking methodology. Using the same primers we also sequenced the gene that did not show introns. This is the first description in the literature of a NR gene for red algae and also of intron absence in NR genes. A rhythm for NR mRNA expression was observed in a period of 24h. In conclusion NR expression is also regulated at the transcription level. There is a basal expression of the NR gene that could be related to two hypotheses: two NR genes, one constitutive and another regulated, or only one NR gene, which is continuously translated having, however, its expression regulated and enhanced.

A disponibilidade de nitrogênio no solo e o fornecimento de doses de potássio podem alterar a nutrição do capim-marandu, com reflexos diretos na morfologia, atividade de enzimas e acúmulo de poliaminas nas plantas. Objetivou-se: i) identificar a forma de nitrogênio e a dose de potássio que promovem a maximização dos atributos morfológicos da parte aérea e das raízes e, consequentemente, a produção de forragem do capim-marandu (Brachiaria brizantha cv. Marandu); ii) avaliar as concentrações de nitrogênio, nitrato, amônio, potássio, prolina, poliaminas e clorofila, além do valor SPAD e da redutase do nitrato nas folhas diagnósticas, em função da adubação de formas de nitrogênio com doses de potássio e iii) quantificar as transformações do nitrogênio do solo, em função da aplicação de formas de nitrogênio e adição de material vegetal de capim-marandu. Os experimentos foram realizados em duas etapas: a) em casa de vegetação onde as plantas de capim-marandu foram cultivadas em solo classificado como Neossolo Quartzarênico. Quatro formas de nitrogênio (nitrato, amônio, 70%nitrato+30%amônio e amídica) mais controle e quatro doses de potássio (0, 150; 300 e 450 mg dm-3) foram combinados em um fatorial completo 5x4. As unidades experimentais consistiram em 80 vasos e o delineamento experimental foi o de blocos inteiramente casualizados, com quatro repetições; b) em laboratório, seis combinações envolvendo formas de nitrogênio (nitrato e amônio enriquecidos com 15N e controle) e presença/ausência de material vegetal de capim-marandu foram avaliados em incubação aeróbica. Cada combinação foi repetida três vezes e todos foram incubados por oito períodos de avaliação (0, 1, 2, 4, 8, 12, 16 e 20 semanas) com o Neossolo Quartzarênico, em delineamento completamente causalizado. Os resultados demonstraram que o fornecimento de nitrogênio associado ao de potássio foi fundamental para elevar a produção de forragem e das raízes e a concentração desses elementos nas folhas diagnósticas do capim-marandu. A forma nitrato+amônio, na dose de potássio de 450 mg dm-3, proporcionou mais elevada área foliar, a qual foi determinante no incremento da produção de forragem. O fornecimento das formas de nitrato, nitrato+amônio e amídica, associados à máxima dose de potássio proporcionaram incrementos nos números de perfilhos e folhas, área foliar, e consequentemente na produção de forragem. O não fornecimento de nitrogênio e a aplicação na forma de amônio proporcionaram as mais baixas produções de forragem. O incremento das doses de potássio reduziu os sintomas de toxicidade de amônio nas plantas de capim. Os atributos produtivos do sistema radicular foram alterados positivamente pelas formas nitrato, nitrato+amônio e amídica e pelas doses de potássio. O valor SPAD foi incrementado pelas formas nitrato, nitrato+amônio e amídica e a aplicação de potássio de 336 mg dm-3 que resultou em 38 unidades SPAD. A concentração de clorofila de 35 ?g g-1 correspondeu à de nitrogênio total de 22,5 g kg-1. A enzima redutase do nitrato teve sua atividade aumentada com o incremento das doses de potássio e o fornecimento de nitrato+amônio. As concentrações de putrescina, espermidina, espermina e prolina aumentaram mediante o fornecimento de amônio e diminuíram com incremento das doses de potássio. Os baixos teores de 15NH4 + no solo após a segunda semana permitiram verificar que todo amônio foi imobilizado pelos microrganismos do solo, em todas as combinações. A aplicação de amônio, com material vegetal de capimmarandu, resultou nos mais elevados teores de amônio, aminoácido, aminoaçúcar e nitrogênio total hidrolisados. / Soil nitrogen availability and potassium supply rates can influence Marandu palisadegrass nutrition, with direct effect on the morphology, enzyme activity and polyamines accumulation in plants. This study aimed to: i) identify the nitrogen form and the potassium rate that maximizes the morphological attributes of shoots and roots, and consequently, the forage production of Marandu palisadegrass (Brachiaria brizantha cv. Marandu), ii) evaluate the nitrogen, nitrate, ammonium, potassium, proline, polyamines and chlorophyll concentration, as well as the SPAD value and the nitrate reductase activity in diagnostic leaves, as a function of nitrogen forms and potassium rates, and iii) quantify the soil nitrogen changes according to different forms of nitrogen and addition of Marandu residue. The experiments were carried out in two stages: a) in a greenhouse, where Marandu plants were grown in an Entisol. Four nitrogen forms (nitrate, ammonium, 70% nitrate+30% ammonium, urea) plus the control (no nitrogen) and four potassium rates (0, 150, 300 and 450 mg dm-3) were arranged in a 5x4 complete factorial design. The experimental units consisted on 80 pots. The twenty combinations were evaluated in a completely randomized block design with four replications; b) in the laboratory experiment, six combinations involving three forms of N (nitrate and ammonium enriched with15N atoms 1% and no nitrogen) and Marandu residue (presence/absence) were evaluated using aerobic incubation. Each combination was replicated three times and incubated under eight incubation periods (0, 1, 2, 4, 8, 12, 16 and 20 weeks) in an Entisol. In total, 144 experimental units were evaluated using a completely randomized design. The results from the first experiment showed that nitrogen supply associated with potassium rates were important for increasing the forage and roots biomass and the concentration of these elements in the diagnostic leaves. Nitrate+ammonium and potassium at 450 mg dm-3 provided with the largest leaf area, which was decisive for high forage production. The supply of nitrate, nitrate+ammonium and urea, associated with the maximum potassium rate resulted in increased number of tillers, leaves, leaf area, and consequently, increased forage production. Combinations involving ammonium and no nitrogen provided with the lowest forage production. High potassium rates were associated with less ammonium toxicity symptoms on the plants. The productive attributes of the root system were positively modified by nitrate, nitrate+ammonium and urea and by the high potassium rates. The SPAD value increased with nitrate, nitrate+ammonium and urea and potassium at 336 mg dm-3 resulted in 38 SPAD units. Chlorophyll concentration of 35 mg g-1 corresponded to a total nitrogen concentration of 22.5 g kg-1. Nitrate reductase activity increased with higher potassium rates and nitrate+ammonium supply. Higher concentrations of putrescine, spermidine, spermine and proline were observed with ammonium supply, but they decreased with higher potassium rates. The low concentration of 15NH4 + in the soil after the second week indicates that all ammonium was immobilized by soil microorganisms, for all combinations. The application of ammonium in combination with Marandu residue resulted in higher concentration of ammonium, amino acid, amino sugar and total nitrogen hydrolysates.

O presente trabalho inclui duas etapas da pesquisa. Na primeira fase do projeto, a oxidação eletroquímica do nitrito em eletrodo de carbono vítreo modificado com um filme obtido eletrostaticamente de Co-TRP/Zn-TPPS, foi investigada em pH 4,7. Um aumento de corrente foi detectado em 0,75V, cujo máximo foi proporcional à concentração do íons nitrito, exibindo uma dependência inversa com a espessura do filme. A velocidade de transferência de carga foi avaliada por cronoamperometria, sendo que a velocidade de difusão da carga eletroquímica através do filme é mais alta do que a velodicade de difusão do íon em solução. O processo catalítico envolvendo a oxidação do íon nitrito no filme de pares de depósitos alternados foi também investigado com as técnicas da voltametria cíclica e de disco rotativo. Em concentrações relativamente baixas de substrato, o processo mediado foi tratado como um sub-caso, SR, na notação de Saveant, permitindo o cálculo da constante de velocidade para a reação de troca na interface filme-solução, sendo que tal valor foi estimado em 3,4x103 dm3 mol-1 s-1. Na segunda parte da investigação, a potencialidade analítica do eletrodo modificado foi confirmada por experimentos de injeção em fluxo usando solução carregadora tampão pH 4,7. Devido à atividade catalítica da camada imobilizada, a determinação de nitrito foi realizada em potencial menos positivo do que aqueles obtidos em eletrodos polidos (0,75 V vs. Ag/AgCl) e os dados obtidos demostraram o melhor desempenho do eletrodo modificado, indicando excelente repetibilidade e maior sensibilidade. Na condição experimental otimizada, o nitrito foi determinado na configuração FIA com limite de detecção de 0,1 &#181mol L-1 e a faixa analítica de aplicabilidade do método foi de 1 a 1000 µmol L-1. Nitrato também foi quantificado após sua redução estequiométrica a nitrito pela passagem da solução através da coluna de cádmio/cobre. Ambos analitos foram quantificados em água mineral e amostras de saliva e os resultados foram concordantes com aqueles obtidos usando método oficial. / This present work includes two research steps. ln the first step the electrochemical oxidation on nitrite on a glassy carbon disc electrode, modified with an electrostatically assembled film of tetraruthenated cobalt porphyrin/(meso-tetra(4-sulphonatephenyl)porphyrinate zinc(II), was investigated at pH = 4.7. A current enhancement was observed by using the modified electrode, the signal being proportional to the concentration of nitrite ions and exhibiting an inverse dependence with the film thickness. The charge transfer rate was evaluated by chronoamperometry, showing that the rate of diffusion of electrochemical charge through the film is higher than the rate of diffusion of substrates in solution. The catalytic process involving the oxidation of the nitrite ions at the bilayered film was also investigated based on cyclic and rotating disc voltammetry. At relatively low substrate concentrations the mediated process has been dealt with in terms of the SR sub-case in Saveant\'s notation, allowing the calculation of the rate constant for the cross-exchange reaction at the film-solution interface as 3.4x103 dm3 mol-1 s-1. In the second part the analytical potentiality of the modified electrode was studied by flow injection experiments carried out by using a pH 4.7 buffer as carrier solution. Owing to the catalytic activity of the immobilized layer, the determination of nitrite was performed at less positive potentials (0.75 V versus Ag/AgCl) and the data obtained showed a better performance indicated by both an excellent repeatability and increased sensitivity. At the optimized experimental condition, nitrite was determined in the FIA configuration with a limit of detection of 0.1 µmol L-1. Nitrate was also quantified after its stoichiometric reduction to nitrite by passing the solution through a cadmium/copper column. Both analytes were quantified in mineral water and saliva samples and the results were in agreement with the ones obtained by using an official method.

Made available in DSpace on 2017-07-25T19:29:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Renato Zardo Filho.pdf: 15832288 bytes, checksum: e334707a14d42a6e9b7f1e5f0574d2ac (MD5) Previous issue date: 2012-11-10 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A considerably part of the high nitrogen (N) rates applied in corn is not absorbed due root growth restriction by subsoil acidity. Gypsum is able to improve conditions for root growth and lead to greater N uptake efficiency, increasing corn yield. Thus to evaluate the effect of gypsum and N on top dressing on soil chemical attributes, root growth , mineral nutrition and corn development under no-tillage system, two experiments were carried out on a dystrophic clayey Typic Hapludox at Middle-South of Paraná State, being one field and another in undisturbed soil columns. In the field experiment, four rates of gypsum (0, 5, 10 and 15 t ha-1) and three rates of N-NH4NO3 (60, 120 and 180 kg ha-1) were set up into 4 × 3 factorial design with three replications. On soil columns, two gypsum rates (0 and 10 t ha-1) and two rates of N-NH4NO3 (0 and 180 kg ha-1) were used in a 2 × 2 factorial design with five replicates. In both experiments, gypsum was applied on the surface, one week before sowing and 45 kg N ha-1 was applied at sowing. Were analyzed the changes in chemical soil properties, root development, nutrient uptake by corn in both experiments. On the field experiment were quantified the yield and efficiency in N use, and on the columns experiment the amount of N-NO3 - leaching was determined 45 days after the application of gypsum when the plants were cut off. On field experiment, gypsum increased levels of Ca2+, S-SO4 2- and P also decreased the exchangeable Al3+ level on subsoil layers. N rates raised up N-NO3 - levels throughout the soil profile and Ca2+ in 0,4-0,6 m. The increase in Ca2+ and S-SO4 2 levels on soil profile, as well the decrease on Al3+ saturation by gypsum application, improved plant root growth, and increased N, P, K, Ca, S, Zn and Mn extraction by maize, leading in increased corn grain yield. On top of that, gypsum rates improved N use efficiency by corn. In the soil columns experiment, gypsum and N application improved the plants roots to higher depths, which results in better plants dry matter and greater N, P, K, Ca, Mg, and S extraction. The amount of N-NO3 - leached on soil columns was higher when N was applied without gypsum. Gypsum application increased N uptake by plants due the root system increase and also increased of S-SO4 2-supply in soil, thus reducing the amount of N-NO3 - in the soil and leached. This results showed that gypsum use reduce losses of N-NO3 - leached by increasing N plants uptake, having as a result better N use efficiency contributing to higher corn yield sustainability. / Grande parte do nitrogênio (N) aplicado na cultura do milho não é absorvido devido à restrição no desenvolvimento do sistema radicular decorrente da acidez no subsolo. O gesso agrícola, por ter capacidade de melhorar o ambiente para o crescimento das raízes, pode aumentar a eficiência da absorção de N pelas plantas e a produtividade de grãos de milho. Com o objetivo de avaliar os efeitos da aplicação de gesso e de N em cobertura nos atributos químicos do solo, no crescimento de raízes, na nutrição mineral e na performance do milho cultivado em sistema plantio direto, foram realizados dois experimentos, sendo um no campo e outro em colunas indeformadas de solo, em um Latossolo Vermelho distrófico textura argilosa da região Centro-Sul do Paraná. No experimento de campo, quatro doses de gesso (0, 5, 10 e 15 t ha-1) e três de N-NH4NO3 em cobertura (60, 120 e 180 kg ha-1) foram combinadas em esquema fatorial 4 × 3, com três repetições. No experimento em colunas de solo, foram utilizadas duas doses de gesso (0 e 10 t ha-1) e duas doses de N-NH4NO3 (0 e 180 kg ha-1), em esquema fatorial 2 × 2, com cinco repetições. Nos dois experimentos, o gesso foi aplicado em superfície, uma semana antes da semeadura, e foram empregados 45 kg ha-1 de N na semeadura. Nos dois experimentos foram avaliadas as alterações nos atributos químicos do solo, no crescimento radicular e na absorção de nutrientes pelas plantas. A produtividade de grãos e a eficiência no uso do N foram avaliadas no experimento de campo, e a quantidade de N-NO3 - lixiviada aos 45 dias após a aplicação de gesso, no momento do corte das plantas, foi avaliada no experimento em colunas de solo. No campo, a aplicação de gesso elevou os teores de Ca2+, S-SO4 2- e P no solo, e reduziu a saturação por Al3+ nas camadas do subsolo. As doses de N em cobertura aumentaram o teor de N-NO3 - ao longo do perfil do solo e o teor de Ca2+ na camada de 0,4-0,6 m. O aumento na disponibilidade de Ca2+ e de S-SO4 2- no perfil do solo, bem como a redução na saturação por Al3+ no subsolo, com a adição de gesso, favoreceram o crescimento radicular do milho, a extração de N, P, K, Ca, S, Zn e Mn pelas plantas e a produtividade de grãos. Além disso, as doses de gesso melhoraram a eficiência no uso do N pelo milho. No estudo em colunas de solo, a aplicação de gesso e de N melhoraram o crescimento das raízes em profundidade. O maior crescimento radicular resultou em maior produção de matéria seca da parte aérea e maior extração de N, P, K, Ca, Mg e S pelas plantas. A quantidade de N-NO3 - lixiviada nas colunas de solo foi maior com a aplicação de N na ausência de gesso. A aplicação de gesso aumentou a absorção de N pelas plantas,proveniente da adubação nitrogenada, em decorrência de aumento no crescimento radicular e no teor de S-SO4 2- disponível no solo, reduzindo, com isso, a quantidade de N-NO3 - lixiviada. Os resultados mostraram que o uso de gesso minimiza as perdas de N-NO3 - por lixiviação por aumentar a absorção de N pelas plantas, ocasionando melhoria na eficiência da adubação nitrogenada e contribuindo para o aumento da sustentabilidade da produção de milho.

Submitted by Angela Maria de Oliveira (amolivei@uepg.br) on 2019-03-07T12:49:34Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Jucimare Romaniw.pdf: 2025416 bytes, checksum: 7eab452c7d0cf003158cd27515e439d8 (MD5) / Made available in DSpace on 2019-03-07T12:49:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Jucimare Romaniw.pdf: 2025416 bytes, checksum: 7eab452c7d0cf003158cd27515e439d8 (MD5) Previous issue date: 2018-06-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O descarte inadequado de resíduos orgânicos de abatedouros de aves e suínos pode promover a poluição ambiental. Seu uso aliado ou não a adubação mineral nas rotações de culturas no sistema de plantio direto na região dos Campos Gerais seria uma alternativa viável para o aproveitamento desse resíduo. No entanto, visando otimizar a produtividade agrícola e a qualidade ambiental, devem ser estudadas dosagens adequadas para uso, combinando perda e aumento de nutrientes, matéria orgânica e produtividade das culturas. Além disso, é de extrema importância monitorar a qualidade do solo na determinação do risco de qualidade ambiental proporcionado pelo uso de altas doses de resíduos orgânicos dispostos no solo. Assim, o experimento foi conduzido utilizando diferentes níveis de adubação de resíduos orgânicos industriais (ROI) (0, 25, 50, 75, 100% de resíduos orgânicos) combinados com adubação mineral (FMI) (0, 25, 50, 75, 100%) nas seguintes proporções 0%; 100% ROI; 100% FMI; 75% FMI + 25% ROI; 50% ROI + 50% FMI . O experimento teve início em 2009 e foi acopanhado até 2015 sob plantio direto e rotação de culturas (feijão / trigo / soja / aveia / milho / trigo). Amostras de solo foram coletadas após 5 safras para avaliações de carbono (C) e suas frações. Experimentos de laboratório para avaliar a qualidade do solo foram conduzidos para avaliar o equivalente na emissão de C-CO2, percolação e mineralização de NO3- em solo não revolvido e revolvido sob doses crescentes de ROI (0, 0,5, 1, 2, 4 e 8 Mg ha-1) em laboratório. Também foram avaliados os pools de carbono orgânico do solo (COS) compostos por C total, C orgânico permanganato oxidável e C orgânico extraível por água quente, e atributos físicos do solo através da densidade do solo, porosidade total, macroporos e microporos porosidade, e retenção de água. Os resultados indicaram que o uso de ROI e FMI + ROI têm um bom potencial no sequestro de C no solo na mitigação de CO2 sem qualquer custo adicional. Ao contrário, aumentou a produção e retorno líquido da maioria das culturas. O uso do ROI 100 reduziu a densidade do solo, aumentou a porosidade total e microporos e melhorou a estrutura do solo, resultando em melhor retenção de água e que o teor de N-NO3- tem seu potencial de disponibilidade para as plantas após 40 dias da aplicação do ROI , sendo assim indicado a aplicação do resíduo antecedendo o plantio da cultura, aproveitando assim o potencial de liberação. Assim conclui-se que o ROI proporciona aumentos no C do solo levando ao aumento da produtividade das culturas, da qualidade química e física do solo. / Inadequate disposal of organic solids from poultry and pig slaughterhouses can promote environmental pollution. Your use ally or non the mineral fertilization in rotations of wood in no-tillage system in the Campos region. However, in order to optimize agricultural productivity and environmental quality, the administration of the use variables should be studied, combining loss and increase of nutrients, organic matter and crop productivity. In addition, the quality of the soil to the extent of the environmental quality risk provided by the use of high doses of organic waste is not of the utmost importance. Thus, it was resistant to maintaining levels of industrial organic fertilization (IOW) (0, 25, 50, 75, 100% organic waste) combined with mineral fertilization (MF) (0, 25, 50, 75, 100%). The experiment started in 2009 and was harvested until 2015 under no-tillage and crop speed (beans / wheat / soybean / bird / corn / wheat). Soil samples were collected after 5 harvests for carbon (C) evaluations and their fractions. Soil Quality Laboratory Analyzers were conducted for the use of C-CO2, percolation in unroot and upturned soil and N-NO3- mineralization under increasing doses of ROI (0, 0.5, 1, 2, 4 an 8 Mg ha-1). The sets of CO by C, Corning permanganate oxable and C, seismic by hot water, and soil physical components were highlighted by soil density, total porosity, macro and micro porosity, and water retention. The results indicated that the use of IOW and MF + IOW had a good potential in soil C sequestration in CO2-C mitigation at any additional cost. On the contrary, it increased the yield and liquid of most crops. The use of IOW 100 reduced soil density, increased its total and micro efficiency and improved soil structure resulting in higher water retention and that N-NO3- content has its potential availability for applications after 40 days of application of the IOW , thus being designated an application of pre-planting of crop, thus taking advantage of the potential of release. Thus, it is concluded that IOW offers increases in soil performance and increases crop productivity, soil chemistry, soil physical and biological.

Adequate nutrition plays a key role in the phytoextraction of soil contaminants and may influence the response of plants to heavy metal toxicity. Nevertheless, there is no information on the influence of nitrogen (N), particularly in the forms of nitrate (NO3-) and ammonium (NH4+), on tanzania guinea grass (Panicum maximum cv. Tanzania) under cadmium (Cd) stress. Thus, in the present work, it was aimed to study the effect of these ions on the mitigation of Cd toxicity in this grass. Plants were grown in a greenhouse, using plastic pots containing nutrient solution and ground quartz as substrate. The experiment was laid out in a randomized complete block design, in a 3 × 3 factorial arrangement, with six replications. The factors tested were NO3-/NH4+ ratios (100/0, 70/30 and 50/50) and Cd rates (0.0, 0.5 and 1.0 mmol L-1). Morphological, physiological and biochemical changes in the plants were studied throughout two growth periods. In addition to causing oxidative stress and visual toxicity symptoms, Cd exposure resulted in reduced chlorophyll content and photosynthetic activity, negatively affecting shoot and root growth. Moreover, it altered N metabolism and induced the accumulation of NO3- and NH4+ mainly in shoots, increasing plant total N concentration. The exclusive use of NO3- mitigated toxicity symptoms by favoring Cd accumulation in roots, maintaining normal N metabolism and increasing guaiacol peroxidase activity. On the other hand, although the simultaneous supply of NO3- and NH4+ increased the uptake, transport and accumulation of this metal by the grass, it also increased the photosynthetic capacity along with the synthesis of proline and protein. The use of these N forms at a 50/50 ratio increased the tolerance of the plants to Cd by inducing high superoxide dismutase and glutathione reductase activities in shoots and roots, respectively, maintaining cellular homeostasis and reducing oxidative stress. Cd uptake and accumulation in tanzania guinea grass are strongly related to the form of N available, and the negative effects of this metal on photosynthesis and on the balance between oxidants and antioxidants are attenuated by the partial replacement of NO3- by NH4+ in the nutrient solution. / A nutrição adequada desempenha papel fundamental na fitoextração de contaminantes do solo e pode influenciar a resposta das plantas à toxidez por metais pesados. No entanto, não há informações sobre a influência do nitrogênio (N), particularmente nas formas de nitrato (NO3-) e amônio (NH4+), no capim tanzânia (Panicum maximum cv. Tanzânia) sob estresse por cádmio (Cd). Assim, no presente trabalho, objetivou-se estudar o efeito desses íons na mitigação da toxidez por Cd nesse capim. As plantas foram cultivadas em casa de vegetação, utilizando vasos plásticos contendo solução nutritiva e quartzo moído como substrato. O experimento foi arranjado em delineamento de blocos completos ao acaso, em esquema fatorial 3 × 3, com seis repetições. Os fatores testados foram proporções de NO3-/NH4+ (100/0, 70/30 e 50/50) e doses de Cd (0,0, 0,5 e 1,0 mmol L-1). Foram estudadas alterações morfológicas, fisiológicas e bioquímicas nas plantas ao longo de dois períodos de crescimento. Além de causar estresse oxidativo e sintomas visuais de toxidez, a exposição ao Cd resultou em baixos teor de clorofila e atividade fotossintética, afetando negativamente o crescimento da parte aérea e das raízes. Além disso, ela alterou o metabolismo do N e induziu o acúmulo de NO3- e NH4+ principalmente na parte aérea, aumentando a concentração de N total na planta. O uso exclusivo do NO3- mitigou sintomas de toxidez favorecendo o acúmulo de Cd nas raízes, mantendo o metabolismo normal do N e aumentando a atividade da guaiacol peroxidase. Por outro lado, embora o suprimento simultâneo de NO3- e NH4+ tenha aumentado a absorção, o transporte e o acúmulo desse metal pelo capim, também aumentou a capacidade fotossintética juntamente com a síntese de prolina e proteína. O uso dessas formas de N na proporção de 50/50 aumentou a tolerância das plantas ao Cd induzindo altas atividades da superóxido dismutase e da glutationa redutase na parte aérea e nas raízes, respectivamente, mantendo a homeostase celular e reduzindo o estresse oxidativo. A absorção e o acúmulo de Cd no capim tanzânia estão fortemente relacionados à forma de N disponível, e os efeitos negativos desse metal na fotossíntese e no balanço entre oxidantes e antioxidantes são atenuados pela substituição parcial de NO3- por NH4+ na solução nutritiva.

A produção de metano entérico está entre as principais fontes de emissão de gases de efeito estufa dentre as atividades agropecuárias, além de gerar perda energética ao animal de até 12% da energia bruta consumida. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar o uso de nitrato de cálcio encapsulado na alimentação de ruminantes como estratégia nutricional a mitigação de metano entérico. O experimento consistiu de duas fases. Fase I: Foram testadas dietas suplementadas com produto comercial de nitrato de cálcio encapsulado utilizando a técnica semiautomática de produção de gases in vitro. Meio grama de substrato com 50 mL de meio de incubação e 25 mL de inóculo ruminal foram incubados em frascos de vidro (160 mL) à 39 ºC por 24 horas para determinação da melhor dieta a ser testada in vivo. O primeiro ensaio testou a associação entre a monensina (dietas com e sem adição de monensina) e doses de nitrato encapsulado (0; 1,5 e 3% da matéria seca (MS)) para mitigação de metano in vitro. Não foi observada interação entre monensina e nitrato para as variáveis testadas. O segundo ensaio in vitro testou a interação do tipo de dieta com duas relações concentrado:volumoso, 20:80 e 80:20, e a inclusão de doses de nitrato encapsulado (0; 1,5; 3 e 4,5% MS). Embora não foi observado efeito associativo entre dieta e nitrato para redução de metano, foi observada mudança nos produtos da fermentação ruminal, com redução de propionato, em decorrência da concorrência de nitrato e propianogênicas por hidrogênio mais escasso em dietas com menor fermentação. Fase II: Conforme os resultados obtidos na Fase I, na segunda fase foi avaliado o efeito associativo da relação de concentrado:volumoso da dieta e a dose de nitrato sobre a emissão de metano, constituintes ruminais e toxicidade do nitrato in vivo. Utilizou-se seis borregos canulados no rúmen, distribuídos em delineamento experimental quadrado latino 6 x 6, em fatorial 2 x 3. Os fatores foram tipo de dieta (relação concentrado:volumoso 20:80 e 80:20) e inclusão de doses de nitrato encapsulado na dieta (0; 1,5 e 3% MS) em substituição gradual ao farelo de soja, totalizando seis tratamentos. Os teores de substituição do farelo de soja pelo nitrato foram em equivalente proteico de maneira a deixar as dietas isonitrogenadas. Os animais foram adaptados gradualmente a oferta de nitrato dietético para evitar problemas com toxidez. A análise de toxicidade foi avaliada pela taxa de metahemoglobina no sangue dos ovinos 3 horas após a alimentação. Nitrato reduziu a produção de metano em ambas as dietas. Os níveis de metahemoglobina no sangue dos animais não foram alterados pela adição de nitrato. Foi observado efeito associativo entre o tipo de dieta e nitrato para os produtos da fermentação ruminal, como acetato, que aumentou linearmente nas dietas com 80% de concentrado quando nitrato foi adicionado. Concluí-se que nitrato, utilizado de forma segura, é uma promissora estratégia para redução de metano entérico independentemente do tipo de dieta com que está sendo suplementado / Production of enteric methane is among the leading sources of greenhouse gas emissions from agricultural activities and generate energy loss to the animal up to 12% of gross energy consumption. The objective of this study was to evaluate the use of calcium nitrate encapsulated in ruminant feed as a nutritional strategy for mitigation of enteric methane. The experiment consisted of two phases. Phase I: tested diets were supplemented with encapsulated calcium nitrate using a semi-automatic in vitro gas production technique Half gram of substrate with 50 mL of incubation medium, and 25 mL of rumen fluid were incubated in glass bottles (160 ml) at 39 °C for 24 hours to determine the best diets to be tested in vivo. The first trial tested the association between monensin (diets with and without monensin) and encapsulated nitrate levels (0, 1.5 and 3% of dry matter (DM)) for in vitro methane mitigation. There was no interaction between monensin and nitrate for the tested variables. The second in vitro assay tested the interaction of diet type with two concentrate:forage ratios, 20:80 and 80:20, and the inclusion of encapsulated nitrate levels (0, 1.5, 3 and 4.5% DM). Although it was not observed associative effect between diet and nitrate for reduction of methane, it was observed change in the ruminal fermentation products. Phase II: According to the results obtained in Phase I, in the second phase we evaluated the associative effect of concentrate: forage ratio of diet and the dose of nitrate on the methane emission, ruminal constituents and nitrate toxicity in vivo. We used six lambs cannulated in the rumen, distributed in Latin square design 6 x 6 in factorial 2 x 3. The factors were type of diet (concentrate:forage ratios 20:80 and 80:20) and inclusion of encapsulated nitrate doses in the diet (0, 1.5 and 3% DM) in the gradual replacement of soybean meal, a total of six treatments. The replacement levels of soybean meal by nitrate were in protein equivalent so as to leave the diets isonitrogenous. The animals were gradually adapted to dietary nitrate supply to avoid problems with toxicity. The analysis of toxicity were evaluated by the rate of methemoglobin in the blood of sheep 3 hours after feeding. Methemoglobin levels in blood of animals were not changed by the addition of nitrate. Associative effect was observed between the type of diet and nitrate for ruminal fermentation products such as acetate, which decreased linearly in the diets with 80% forage when nitrate was added. It can be concluded that nitrate used securely is a promising strategy for reducing enteric methane independently of the type of diet being supplemented

Filmes finos de CNx foram depositados em temperatura ambiente, 350, 400, 500oC, por deposição a vapor de carbono sobre os substratos de Si(100) ou Si(111) com irradiação simultânea por íons derivado de gás N2 ou de mistura gasosa Ar-N2. A energia de íons variou de 150 a 600 eV e a razão de chegada, R(I/A), definida pela razão do fluxo de íons de nitrogênio incidentes relativa ao fluxo de átomos de carbono transportados ao substrato, foi de 1,0-2,5. A pressão de gás na câmara de vácuo foi mantida a 1,6 ×10-2 Pa durante o processo de deposição. A taxa de deposição dos filmes foi governada pelo sputtering químico. O rendimento de sputtering químico por íons de nitrogênio foi praticamente independente da energia de íons utilizada, enquanto que o rendimento de sputtering químico por íons de Ar e nitrogênio foi dependente da energia de íons devido ao efeito multiplicativo dos íons. Os espectros Raman medidos mostraram dois picos em torno de 1350 e 1560 cm-1, chamados do pico D e do G, respectivamente, e foram analisados em termos de: posição e largura do pico G, e razão das intensidades ID/IG. Os comportamentos destes parâmetros obtidos em função de R(I/A) foram explicados razoavelmente através do modelo de três estágios, sugerido por Ferrari et al., levando em consideração uma transição da fase característica de grafite a de fulereno, na qual a incorporação suficiente de nitrogênio em camadas grafíticas promove a formaao de anéis pentagonais que pode induzir o enrugamento em camadas, facilitando ligaoes entre as camadas através de átomos de carbono hibridizados de sp3. Um indício da ocorrência desta transição pode ser visto nos difratogramas de raios X dos filmes correspondentes. Neste contexto, os espectros Raman e de XPS dos filmes de CNx depositados previamente com o método RF magnetron sputtering reativo foram analisados e explicados consistentemente, levando-se em consideração a concentração de nitrogênio nos filmes. / Thin CNx films were deposited at room temperature, 350, 400, 500oC, by carbon vapor deposition on Si(100) or Si(111) substrates with simultaneous irradiation by íons derived from N2 gas or from a gas mixture of Ar-N2. The ion energy varied from 150 to 600 eV and the arrival rate ratio, R(I/A), defined as the ratio of the flux of incident nitrogen ions relative to flux of carbon atoms transported to the substrate, was in the range of 1.0-2.5. The gas pressure in the vacuum chamber was maintained at 1.6 × 10-2 Pa during the deposition. The deposition rate of the films was governed by chemical sputtering. The chemical sputtering field by nitrogen ions was practically independent of the ion energy used, while the chemical sputtering field by Ar and nitrogen ions was dependent on it due to the multiplicative effect of the ions. Raman spectra measured showed two peaks around 1350 and 1560 cm-1, called D and G peaks, respectively, and were analyzed in terms of: the G peak position and width, and the peak intensity ratio ID/IG. The behaviors of these parameters as a function of R(I/A) were explained reasonably through the three-stage model, suggested by Ferrari et al., taking into account a transition from a graphitelike phase to a fullerenlike phase, in which a sufficient incorporation of nitrogen into graphitic planes promotes a formation of pentagonal rings which can induce buckling of graphitic planes, facilitating cross-linking between the planes through sp3-hybridized carbon atoms. Evidence for this transition could be seen in X-ray diffratograms of the corresponding films. In this context, Raman and XPS spectra of CNx films previously deposited with the reactive RF magnetron sputtering method were analyzed and explained consistently, considering the nitrogen concentration in the films.