Soybean has gained space in lowland areas. Where before had only irrigated rice, grows the interest for soybean, due to to rising issues on weed control and the interst for crop diversification in the same farm. However, the management used and the natural characteristics of lowland areas with rice cultivation collaborate for maintaining saturated soil in the field. Considering the cultivation of an upland crop, it is necessary that some management changes be done to benefit the establishment and development of the crop. In the first experiment different moments of broadcast Nitrogen (N) application were tested, in order to nurish the plant with the nutrient to help the biologic N fixation, that in saturated soils, is damaged. Also was used two seeding mechanisms, the conventional (offset double disc) and a mechanism that disrupts the compacted layer (planter shank) present in lowland soils. There was no difference between N application treatments. However, for the different mechanisms there was a difference in development and productivity, highlighting the planter shank. The second experiment was performed in the greenhouse also using cultivar TECIRGA 6070 RR, with the aim of observing anatomical modifications and their possible benefits among different time of saturation and vegetative stages. The aerenchymas were formed in the hypocotyl and roots, which were used as a survival mechanism by the plant when soil was saturated in the VC-V1 stage during six days, along with the adventitious roots. In the V6 stage, the aerenchymas showed better development, but due to tissue fragility and soil resistance, there was rupture of the atmospheric air conducting canals, formed by aerenchyma. This rupture occurred between the hypocotyl and the root, filling the canals with water and stopping the air conduction to submerged roots.In this stage the plant survived only with the support of the adventitious roots, formed on the plants hypocotyl. / A cultura da soja vem ganhando espaço nas áreas de várzea. Onde antes só havia o cultivo de arroz, cresce o interesse pela soja devido às dificuldades crescentes em relação ao controle de plantas daninhas e ao interesse pela diversificação de culturas. Porém, o manejo utilizado e as características naturais das áreas de várzea para o cultivo de arroz tornam difícil a drenagem. Em vista do cultivo de uma plantas em presença de lâmina de água, como a soja, é necessário que hajam algumas mudanças de manejo para beneficiar o estabelecimento e desenvolvimento da cultura. No primeiro experimento utilizou-se a cultivar TECIRGA 6070 RR e testou-se diferentes momentos de aplicação de nitrogênio (N) em cobertura, com o objetivo de fornecer à cultura o suprimento de N para auxiliar a fixação biológica de nitrogênio, que em ambientes saturados pode ser prejudicada. Também testou-se dois mecanismos de semeadura, o disco duplo e um mecanismo que rompe parte da camada compactada utilizando haste sulcadora, presente nos solos de várzea. Não houve diferença entre tratamentos de aplicações de N, possivelmente devido a não haver estresses hídricos. Porém para diferentes mecanismos houve diferença no desenvolvimento das plantas e na produtividade, destacando-se o mecanismo rompedor com haste sulcadora. O segundo experimento foi realizado em casa de vegetação utilizando também a cultivar TECIRGA 6070 RR, com o objetivo de mensurar modificações anatômicas e seus possíveis benefícios diante de diferentes tempos de saturação em diferentes estádios vegetativos. Os aerênquimas foram desenvolvidos no hipocótilo e raiz, os quais foram utilizados como mecanismo de sobrevivência pela planta quando o solo foi saturado no estádio VC-V1 durante seis dias, juntamente às raízes adventícias. No estádio V6 os aerênquimas apresentaram maior desenvolvimento, mas devido à fragilidade do tecido e resistência do solo, houve o rompimento dos canais de condução de ar atmosférico, formados pelos aerênquimas. Este rompimento ocorreu entre o hipocótilo e raiz, sendo inundado por água e cessando a condução de ar para pelos canais para as raízes submersas. Nesse estádio a planta teve a sua sobrevivência apenas com o auxílio das raízes adventícias, formadas no hipocótilo da planta.

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No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_Roberto Carlos Doring Wolter.pdf: 2034054 bytes, checksum: d53dff149845c79db461dd69fc6b8806 (MD5) Previous issue date: 2014-08-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / A toxidez por ferro é um dos mais importantes estresses abióticos em solos de várzea. Depois do surgimento dos sintomas de toxidez na lavoura, apenas medidas paliativas podem ser tomadas para diminuir o efeito do problema. Os objetivos do trabalho foram verificar se os critérios de interpretação para prognóstico do risco de ocorrência da toxidez por ferro em arroz irrigado por alagamento baseado na porcentagem de saturação da CTC por Fe2+ (PSFe2+), que é calculada a partir da estimativa do ferro trocável, proveniente da determinação do ferro extraído por oxalato de amônio pH 6,0 de uma amostra coletada anterior ao alagamento, são válidos para um grupo de solos de várzea do Rio Grande do Sul. Além disso, se a inclusão de outras variáveis melhora a estimação e o prognóstico, e ainda se a relação das classes de riscos está de acordo com a ocorrência da toxidez nas plantas. Para isso foram conduzidos quatro experimentos com plantas usando diferentes solos em casa de vegetação e um experimento em solução nutritiva em laboratório. Os resultados do experimento em solução nutritiva mostram que o surgimento dos sintomas de toxidez por ferro nas plantas de arroz apenas ocorreram a partir da fração entre 0,45 e 0,60 de ferro pelos cátions divalentes, diferente do valor de 0,40 da fração de ferro na solução definido como crítico para a toxidez pelo método, no entanto, não foi detectada mudança nos teores de ferro no tecido das plantas quando se variou a fração molar de ferro na solução nutritiva. Com os resultados dos experimentos com plantas em solos verificou-se que a alta PSFe2+ de uma amostra de solo está relacionada a uma maior probabilidade de ocorrência de toxidez por ferro, e em amostra com baixa PSFe2+ quase não ocorrem sintomas de toxidez por ferro, indicando que o método foi eficiente para prever a ocorrência de sintomas de toxidez por ferro nas plantas de arroz, para o grupo de solos. Também foi constatado que o uso das variáveis: C orgânico, ferro e manganês extraídos por oxalato de amônio pH 6 melhora a exatidão da estimação do ferro trocável comparado a estimação apenas pela extração de ferro, porém, isso não se refletiu em melhores prognósticos do risco de ocorrência de toxidez por ferro nas plantas de arroz do grupo de solos estudados, observou-se que as correlações com as duas formas de estimativas de ferro trocável com os atributos relacionados com a toxidez por ferro tiveram coeficientes bem próximos, impossibilitando a definição do melhor método. Pelo menor número de variáveis a serem determinadas, ou seja, pela maior facilidade de execução, a estimação do ferro trocável obtido apenas pelo ferro extraído por oxalato de amônio pH 6,0 é o método mais eficiente para prognosticar o risco de ocorrência de toxidez por ferro para o arroz irrigado. / The iron toxicity is one of the most important abiotic stress in lowland soils. After the appearance of toxicity symptoms in the field, only palliative measures can be taken to lessen the effect of the problem. The aims of this work were to verify if the interpretation criteria for predicting the risk of iron toxicity occurrence in rice plants by flooding based on the percentage saturation of CEC by Fe2+ (PSFe2+), which is calculated from the estimated exchangeable iron from the determination of iron extracted by ammonium oxalate pH 6.0 in a sample collected prior to flooding, are valid for a group of lowland soils from of Rio Grande do Sul. Furthermore, if the inclusion of other variables improves the estimation and prognosis, and if the relation of the classes of risks is consistent with the occurrence of toxicity in plants. For this, four experiments were conducted with plants, using different soils in a greenhouse and an experiment in nutrient solution in laboratory. The results of the experiment in nutrient solution have shown that the emergence of symptoms of iron toxicity in rice plants occurred only for the 0.45 and 0.60 molar ratio of iron to divalent cations, different from the 0.40 molar ratio of iron in solution defined as critical to the toxicity by the method. However, no change was detected for the iron levels on plant tissue when varying the molar ratio of iron in the nutrient solution. With the results of experiments with plants in soil one could verify that the higher the PSFe2+ of a soil sample the greater the probability of toxicity by iron, and for samples with low PSFe2+ almost no symptoms of toxicity occurred, indicating that the method was efficient in predicting the occurrence of iron toxicity symptoms in rice plants, for the group of soils. It was also found that the use of the variables: organic C, iron and manganese extracted by ammonium oxalate pH 6 improve the accuracy of the exchangeable iron estimation, when compared to estimating only by the iron extraction. However, it was not reflected in better prognostic of the risk of iron toxicity occurrence in rice plants, for the group of soils. It was observed that the correlations with the two forms of estimating exchangeable iron-related attributes of toxic iron coefficients were very close, making impossible the definition of the best method. By the small number of variables to be determined, ie, by the easiness of implementation, the estimation of exchangeable iron obtained only by the iron extracted by ammonium oxalate pH 6.0 is the most efficient method to predict the risk of iron toxicity for rice crop. Keywords: symptoms of iron toxicity, molar ratio of iron, iron oxalate, percentage of CEC saturation by Fe2+.

O regime de altas energias (pequeno x de Bjorken) da Cromodinâmica Quântica (QCD) tem sido intensamente investigado através de experimentos de colisões em altas energias. Neste regime, espera-se que efeitos não lineares determinem o comportamento dinâmico do conteúdo de quarks e glúons no interior dos hádrons. Como uma consequência da dinâmica não linear, espera-se que o crescimento da distribuição de pártons sature. A descrição do regime de saturação é dada pelo Condensado de Vidros de Cor (CGC), que é uma teoria efetiva que descreve a QCD em altas energias. A saturação desempenha um papel fundamental no espalhamento difrativo profundamente inelástico, dada a forte dependência deste processo na distribuição de glúons. Como um exemplo de um processo difrativo exclusivo, temos a produção de mésons vetoriais. Um outro processo interessante é a produção de nêutrons dominantes. Apesar de mais de dez anos de intensos esforços teóricos e experimentais, a distribuição em momento de Feynman de um nêutron dominante continua sem uma descrição teórica satisfatória. Recentemente o HERA divulgou dados precisos de produção de nêutron dominante em altas energias. Os dados são de processos semi-inclusivos e de processos difrativos exclusivos (produção de méson rho). Nesta tese nós propomos um modelo unificado para descrever os dados do HERA de produção de nêutrons dominantes em processos semi-inclusivos e exclusivos. Para isso, utilizamos o formalismo de dipolo de cor, levando em conta os efeitos de saturação partônica. Atualmente não há colisor elétron-próton operando para testar a robustez do nosso modelo em relação a um conjunto de dados mais amplo. Uma alternativa para o estudo da produção de nêutron dominante nos colisores hadrônicos atuais são os processos fotoinduzidos, que ocorrem em colisões ultraperiféricas. Nós também estudamos a produção exclusiva de méson vetorial associada a nêutrons dominantes em interações fóton-próton que acontecem em colisões próton-próton e próton-núcleo nas energias do RHIC e LHC. / The regime of high energies (small Bjorken-x) of quantum chromodynamics (QCD) has been intensively investigated in experiments at high-energy collisions. In this regime it is expected that nonlinear effects determine the dynamic behavior of quarks and gluons inside the hadrons. As a consequence of the nonlinear dynamics, it is expected that the growth of the parton distribution saturate. The description of the saturation regime is given by the Color Glass Condensate (CGC), which is an effective theory which describes the QCD at high energies. The saturation plays a key role in diffractive deep inelastic scattering, given the strong dependence of this process in the gluon distribution. As an example of an exclusive diffractive process, we have vector meson production. Another interesting process is leading neutron production. In spite of more than ten years of intense experimental and theoretical efforts, the Feynman momentum distribution of leading neutrons remains without a satisfactory theoretical description. Very recently, high precision data on leading neutrons produced in electron-proton reactions at HERA at high energies became available: data on the inclusive process and the exclusive diffractive process (rho meson production). In this text we have proposed a unified model to describe the HERA data of inclusive and exclusive leading neutron production. To achieve this goal, we have used the color dipole formalism with the contribution of gluon saturation effects. Nowadays there is no electron-proton collider running to check some of our predictions. An alternative for the study of leading neutron production at hadronic colliders are the photon-induced processes, which occur in ultraperipheral collisions. We also consider exclusive vector meson production in association with a leading neutron in photon-proton interactions that take place in proton-proton and proton-nucleus collisions at RHIC and LHC energies.

A determinação da massa de raios cósmicos ultra energéticos é uma questão em aberto devido a flutuação natural da primeira interação e o desconhecimentos da seção de choque para altas energias (E > 1017 eV). Alguns estudos (1) mostraram que modificações sistemáticas das propriedades em interações hadrônicas interfere significativamente no desenvolvimento de chuveiros atmosféricos extensos e, consequentemente, provêm diferentes interpretações para os resultados de raios cósmicos. No limite de altas energias, pode ocorrer a saturação de glúons na superfície nuclear, o que resulta no aumento da seção de choque próton-próton e próton-núcleo em relação ao modelo de Glauber. A seção de choque cresce com a energia e está relacionada com a função de distribuição de probabilidade de encontrar um centro espalhado que é maior no modelo de saturação de glúons. Neste trabalho analisamos a seção de choque próton-ar e núcleo-ar para energias acima de 1018 eV usando a hipótese da saturação de glúons (2). Implementamos a saturação de glúons no modelos de interações hadrônicas de altas energia SIBYLL e estudamos o desenvolvimento do chuveiro atmosférico extenso usando o programa CORSIKA. Comparamos os resultados com a taxa de elongação medida pelo Observatório Pierre Auger. Concluímos mostrando o efeito da saturação de glúons na interpretação na composição da massa de raios cósmicos ultra energéticos. / The determination of the composition of ultra high energy cosmic rays is an open question due to natural fluctuations of the first interaction point and unknow high energy cross sections. Some studies (1) have shown that systematic modifications in the hadronics interaction properties infer significantly in the development of extensive air showers and, consequently, provides different interpretations of cosmic ray results. In high energy limit (E > 1018eV), gluon saturation may occur in the nuclear surface region, so that the cross section proton-proton and proton-nucleus increase more rapidly with incident energy than Glauber theory. The cross section rise with energy is related to the probability distribution function of scattering centers which is larger for gluon saturation models. In this work we analyze the cross section proton-proton and proton-nucleus at energies above 1018 eV using the gluon saturation hypothesis (2). We implemented the gluon saturation physics in the SIBYLL hadronic interaction model and we studied the development of the air shower using the CORSIKA program. Different extrapolation models of high energy interaction with gluon interaction have been implemented in SIBYLL. We compared the simulation results using gluon saturation with the measured elongation rate published by the Pierre Auger Collaborations. We conclude by showing the effect of gluon saturation in the interpretation of cosmic ray by composition.

Nesta pesquisa, estudou-se a aplicação do biofiltro aerado submerso (BF) para pós-tratamento de esgoto sanitário tratado em reator anaeróbio compartimentado (ABR), visando adequar o efluente aos padrões estabelecidos pela legislação ambiental. A pesquisa foi dividida em duas etapas experimentais diferenciadas, principalmente, pela escala do biofiltro. Na primeira etapa, foi utilizado um biofiltro aerado submerso (BF1), em escala de laboratório, com volume útil de 7,82 L, sendo operado com tempo de detenção hidráulica de 3 horas, durante 117 dias. Na segunda etapa, foi empregado um biofiltro aerado submerso (BF2), em escala piloto, com volume útil de 178 L, sendo operado com tempo de detenção hidráulica de 6 horas, durante 47 dias. Em ambas as etapas, foram utilizadas matrizes cúbicas de espumas de poliuretano como meio suporte para imobilização celular e câmara de saturação - semelhante às utilizadas em sistemas de flotação por ar dissolvido - como mecanismo de aeração. O biofiltro BF1 obteve eficiências médias de remoção de DQOB, DBO5 e SST de 78%, 81% e 84%, respectivamente. O efluente apresentou as seguintes características médias: 22 mg DBO5/L, 49 mg DQOB/L e concentrações de SST e SSV inferiores a 20 mg/L em 96% dos valores medidos. A ocorrência do processo de nitrificação foi considerada pequena, atingindo eficiência máxima de conversão igual a 49%. Com relação ao biofiltro BF2, o desempenho do mesmo foi prejudicado pelo arraste do lodo do inóculo durante a primeira retro-lavagem e pelas baixas cargas orgânicas volumétricas aplicadas que dificultaram o crescimento dos microrganismos, não sendo observado se o reator entrou em regime permanente. As eficiências médias de remoção de DQOB, DBO5 e SST foram de 49%, 64% e 51%, respectivamente. . O efluente do biofiltro BF2 apresentou as seguintes médias: 98 mg DQOB/L, 49 mg DBO5/L e 19 mg SST/L. Quanto à inativação de microrganismos patogênicos, os resultados obtidos indicaram a necessidade de uma unidade de desinfecção após o sistema de pós-tratamento. O efluente do biofiltro BF1 apresentou concentrações médias de coliformes totais e fecais de 7,1 x 104 e 1,1 x 105 NMP/100 mL, enquanto para o biofiltro BF2 as concentrações foram de 3 x 106 e 6,4 x 104 NMP/100mL. A espuma de poliuretano comportou-se de forma adequada para imobilização da biomassa aeróbia, bem como para remoção de sólidos suspensos, devida a sua porosidade (90%) e capacidade de absorção. A câmara de saturação mostrou-se eficiente quanto ao processo de saturação de oxigênio e, quando operada com tempos de detenção hidráulica significativos, contribuiu com o processo de tratamento do efluente anaeróbio. / In this research, the application of the submerged aerated biofilter (BF) for post-treatment of domestic wastewater treated in anaerobic baffed reactor (ABR) was studied, seeking to adapt the effluent to established patterns by the environmental legislation. The research was divided in two differentiated experimental stages, mainly, for the scale of the biofilter. In the first stage, a submerged aerated biofilter (BF1), on laboratory scale, with useful volume of 7,82 L, being operated with hydraulic detention time of 3 hours was used for 117 days. In the second stage, a submerged aerated biofilter (BF2), on pilot scale, with useful volume of 178 L, being operated with hydraulic detention time of 6 hours was used for 47 days. In both stages, cubic matrices of polyurethane foam were used as a supports for cellular immobilization and pressure chamber, similar those used then in flotation system for dissolved air, as aeration mechanism. The biofilter BF1 obtained medium efficiencies of removal of BOD5, CODB and TSS 81%, 79% e 84%, respectively. The effluent presented the following medium characteristics: 22 mg BOD5/L, 49 mg CODB/L and concentrations of TSS and VSS lower than 20 mg/L in 96% of the measured values. The occurrence of the nitrification process was considered small, reaching maximum efficiency of conversion of 49%. About the biofilter BF2, its performance was harmed for the lost of sludgeseeding in effluent during the first backwash and for the low applied organic volumetric loads that hindered the growth of the microorganisms, not being observed if the reactor entered in permanent regime. The medium efficiencies of removal of BOD5, CODB and TSS were 64%, 49% and 51%, respectively. The effluent of the biofilter BF2 presented the following medium concentrations: 98 mg CODB/L, 49 mg BOD5/L and 19 mg TSS/L. As a pathogens inactivation, the obtained results indicated the need of a unit of disinfectiafter the post-treatment system. The effluent of the biofilter BF1 presented medium concentrations of total and fecal coliforms of 7,1 x 104 and 1,1 x 105 NMP/100 mL, while for the biofiltro BF2 the concentrations were 3 x 106 and 6,4 x 104 NMP/100mL, respectively. The polyurethane foam behaved in an appropriate way for immobilization of the aerobic biomass, as well as for removal of suspended solids, due its porosity (90%) and absorption capacity. The pressure chamber was shown efficient regarding the process of oxygen saturation, and, when operated with significant hydraulic detention times, it contributed with the process of treatment of the anaerobic effluent.

Este trabalho apresenta a proposta de um sistema completo de proteção diferencial de transformadores de potência, aplicando-se as técnicas de Redes Neurais Artificiais (RNAs). O esquema proposto busca a classificação do sistema de proteção como um problema de reconhecimento e reconstrução de padrões, representando um método alternativo aos algoritmos convencionais. Vários fatores como, por exemplo, as situações de energização do transformador e a saturação dos transformadores de corrente, podem causar uma má operação do dispositivo de proteção. Com o objetivo de melhoramento na proteção digital de transformadores de potência, desenvolveu-se um sistema de proteção diferencial, incluindo dispositivos com base em RNAs, em substituição à filtragem harmônica de sinais existente no algoritmo convencional. Em complementação, esquemas de reconstrução das ondas distorcidas provenientes da saturação dos TCs são também propostos e adicionados ao algoritmo final de proteção, sendo esses comparados ao algoritmo convencional de proteção diferencial de transformadores. Com a referida adição de ferramentas de inteligência artificial a um algoritmo completo de proteção diferencial de transformadores, obteve-se uma solução bastante precisa e eficiente, capaz de responder em um tempo reduzido, se comparada aos métodos convencionais. / This work proposes a complete differential protection system for power transformers, applying the Artificial Neural Network (ANN) theory. The proposed approach treat the classification of the protection system as a problem of pattern recognition and as an alternative method to the conventional algorithms. Several factors such as, for example, transformer energization and CT saturation can cause an inadequate operation of the protection relay. With the objective of improving the power transformer digital protection, a complete protection system was developed, including an ANN-based device in substitution to harmonic filters, in use in the conventional algorithm. Some approaches concerning the reconstruction of the distorted signals caused by the CTs saturation are also proposed. These routines are added to the final protection algorithm and they are compared to the conventional algorithm for power transformer protection. With the use of artificial intelligence tools in a complete power transformer protection algorithm, one intends to obtain a very precise, fast and efficient solution, if compared to the conventional methods.

Este trabalho tem como objetivo apresentar um algoritmo de proteção diferencial de geradores baseado em Redes Neurais Artificiais (RNAs), que seja robusto e confiável em situações onde os algoritmos padrões podem apresentar dificuldades, como no caso, da saturação de TCs. O algoritmo desenvolvido é constituído por dois módulos principais: a) um módulo de detecção da saturação dos transformadores de corrente (TCs) empregados na proteção diferencial de geradores e; b) um módulo de correção das formas de onda distorcidas devido à saturação dos TCs. Os módulos utilizam RNAs para detectar e corrigir situações onde haja saturação dos TCs, a fim de evitar a má operação da proteção diferencial. O algoritmo foi desenvolvido em ambiente Matlab e validado com base nos dados da modelagem e simulações de um sistema elétrico utilizando o software Alternative Transients Program (ATP). / This work has as objective to present an algorithm for differential protection of generators based on Artificial Neural Networks (ANN), which is robust and reliable in situations where standard algorithms fail, as in the case of Current Transformer (CT) saturation. The algorithm developed consists of two main modules: a) a module to detect saturation of CTs used in differential protection of generators and; b) module to correct distorted waveforms due to CT saturation. The modules use ANNs to detect and correct situations where there is saturation of CTs in order to avoid misoperation of the differential protection. The algorithm was developed using Matlab software and validated based on data modeling and simulations of a power system using the Alternative Transients Program (ATP) software.

Uma série de equipamentos de eletrônica de potência é ligada à rede de corrente alternada através de transformadores, que exercem as funções de isolamento galvânico, elevação/abaixamento de tensão, etc. Estes transformadores podem sofrer saturação em condições transitórias (inrush) ou quando o conversor ligado a ele impõe valor médio não nulo de tensão. O problema é normalmente sanado nas malhas de controle do conversor, no entanto o ajuste destas malhas em ambiente de simulação computacional requer um modelo que represente adequadamente a característica de saturação do núcleo ferromagnético. Este trabalho apresenta um modelo de simulação computacional adequado para transformadores operando em saturação intensa, visando aplicações em projetos de equipamentos de eletrônica de potência com transformador monofásico alimentado por inversor. Além disso, é demonstrado um método experimental de obtenção da característica de saturação do núcleo, sem necessidade das suas características construtivas. Resultados de simulação obtidos são comparados com resultados experimentais para validação do modelo e método. / Several power electronics based equipments are connected to the alternating current network through transformers, which perform galvanic insulation, voltage increasing/lowering, etc. These transformers may experience saturation under transitory conditions (inrush), or when its converter imposes non-zero average voltage. Such problem is commonly treated in the converter\'s control loops, but the tuning of these loops in a computer simulation environment requires a transformer model that represents adequately the ferromagnetic core saturation effect. The current work proposes a computer simulation model that adequately describes the operation of the transformer at deep saturation, suitable for design of power electronics applications with single phase transformers connected to power inverter. Additionally, an experimental method for determining its core saturation characteristic is demonstrated. This method does not require previous knowledge of the core\'s constructive parameters. Simulation and experimental results are presented to confirm the validity of the model and the method.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:00:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Luiz Ricardo Olchanheski.pdf: 1069422 bytes, checksum: 4a8faf74d88ea768a689fc8a9a055a56 (MD5) Previous issue date: 2014-02-25 / Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná / The intensive use of agrochemicals has assumed an important role in increasing agricultural production; however, one of the impacts has been changes in population structure of microbiota in the soil, which need to tolerate the xenobiotics that are applied in order to survive. A pertinent question is whether these mechanisms are selected by the presence of different agrochemicals in soils, or if there are constitutive mechanisms of adaptation. The aim of this study was to evaluate the defense system of an un-environmental strain, E. coli DH5-α, in relation to the herbicide mesotrione, which had no prior contact with the soil. The results showed that this strain was able to tolerate higher doses of the herbicide, and that the determination of the herbicide by a method developed and validated by high performance liquid chromatography (HPLC), made it possible to determine the complete disappearance of mesotrione in the sample after 3 h of exposure. Growth rates in the treatment with the herbicide were lower than the control, prior to the period of degradation, showing the toxic effect on the bacterial cells. As regards defense systems, it was noted that changes in the saturation of the membrane lipids reduced the damage caused by reactive oxygen species and possibly hindered the entry of xenobiotics in the cell, as well as activating GST enzyme activity in the antioxidant system and in the metabolizing process of the herbicide. Considering that E. coli DH5-α showed no previous contact with mesotrione, the defense system found in this strain can be considered as general and non-specific. This strategy may be interesting in the adaptation of bacterial strains in agricultural soils, which are subject to changing herbicides in an ever more intense manner. / O uso intensivo de agroquímicos tem assumido um papel relevante no aumento da produção agrícola, mas um dos impactos gerados é a mudança na estrutura populacional de microbiotas de solo, que precisam tolerar os xenobióticos aplicados para sobreviver. Uma pergunta pertinente é se os mecanismos de tolerância são selecionados pela presença de diferentes agroquímicos em solo, ou se há mecanismos constitutivos de adaptação. O objetivo deste trabalho foi avaliar o sistema de defesa de uma linhagem não ambiental, a E. coli DH5-α, em relação ao herbicida mesotrione, com o qual não houve contato prévio em solo. Resultados obtidos mostraram que esta linhagem foi capaz de tolerar elevadas doses do herbicida, e a determinação do herbicida por um método desenvolvido e validado por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) permitiu determinar que após 3 horas não foi possível detectar o herbicida nas amostras avaliadas. Taxas de crescimento no tratamento com o herbicida foram menores em relação ao controle nos tempos anteriores ao período de degradação, mostrando o efeito tóxico sobre as células bacterianas. Como sistemas de defesa, constataram-se a alteração na saturação dos lipídeos de membrana, diminuindo os danos causados pelas espécies ativas de oxigênio e possivelmente dificultando a entrada do xenobiótico na célula, além da atuação da enzima GST no sistema antioxidante e no processo de metabolização do herbicida. Considerando que a E. coli DH5-α não apresentou um contato prévio com o mesotrione, o sistema de defesa encontrado nesta linhagem pode ser considerado como geral e não específico. Esta estratégia pode ser interessante na adaptação de linhagens bacterianas em solos agrícolas, os quais são submetidos a regimes de trocas de herbicidas de maneira cada vez mais intensa.

Made available in DSpace on 2017-07-25T19:30:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Clever Briedis.pdf: 4087599 bytes, checksum: 64bf948d38a2d30c665009b6581ac7f5 (MD5) Previous issue date: 2015-12-16 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / No till system (NT), associated to crop rotations with high and varied residues input, has been a very important tool to restore the soil organic carbon (C) stock depleted by long-term soil tillage, like conventional till (CT). However, there is no clear understanding about the potential to soil accumulate C, especially for high weathered soils. It was hypothesized that continuous residue input and less macroaggregation turnover in NT promote greater C accumulation and stabilization, which is the direction to reach the C saturation potential. Furthermore, it was hypothesized that SOC-poor deep soil layers have greater potential to extra C accumulation than at surface layers, and that the nutrient scarcity could be a drive force to C accumulation in subsoil. Therefore, the objectives of this study were: (i) improve the knowledge regarding the mechanisms that govern the C stabilization in different tillage systems (NT vs. CT) and the potential to these tillage systems accumulate C; (ii) evaluate the C stabilization in soil layers with different C saturation deficits and; (iii) assess the C-residue migration into soil organic matter (SOM) fractions in a laboratory incubation experiment. Results showed greater C accumulation in NT than that in PC, both in labile and bound to minerals SOM fractions. Additionally, the bound to minerals SOM fraction fitted to saturation model (asymptotic) for all three sites and indicated that actual soil C is far from the estimated potential to C accumulation. The incubation experiment showed greater CO2-C emission in the 0-20 than that in the 40-100 cm layer. It was related to greater labile SOC, and better fertility attributes in the surface layer, which promoted greater microbial activity. Besides, the C-residue conversion into soil C was greater in the surface soil layer, indicating that the soil microbiota in this layer was more efficient in C cycling. The low pH and the nutrient scarcity of P, Ca2+ e Mg2+ in the 20-40 and 40-100 cm layer were the driving force decreasing microorganism activity and thus, limiting C conversion in deep soil layers. Labile SOM fraction had greater accumulation in the 0-20 cm layer, as a response to a smaller C saturation deficit in this layer. However, C in bound to minerals SOM fraction was specially accumulated in the 20-40 and 40-100 cm layers, indicating that C saturation deficits in deep soil layers stimulate C accumulation in more stabilized SOM fractions. All three sites showed high C accumulation capacity, and the C saturation in the SOM fraction bound to mineral for all 0-20 cm layer will be in 104, 103 and 63 years for Ponta Grossa, Londrina and Lucas do Rio Verde, respectively. Overall sites, C accumulation potential followed: native vegetation > NT > CT. / O sistema plantio direto (PD), fundamentado na rotação de culturas com elevada e variada adição de resíduos, tem sido uma estratégia muito importante para a recuperação dos estoques de carbono (C) orgânico do solo perdidos em decorrência do manejo inadequado do solo. Todavia, ainda são escassas as informações a respeito do potencial máximo que os solos, especialmente os altamente intemperizados, possuem em acumular C. A hipótese desse trabalho foi que a adição constante de resíduos e a manutenção dos macroagregados no PD promove o acúmulo e maior estabilização de C no solo, tornando-se assim, o caminho para atingir o potencial de saturação. Preconizamos também, que as camadas mais profundas do solo possuem maior potencial em armazenar C e esse acúmulo pode ser controlado pela escassez de nutrientes. Dessa forma, os objetivos desse trabalho foram: (1) entender os mecanismos que governam a estabilização e o potencial de acúmulo de C em solos sob PD comparados ao preparo convencional (PC) em experimentos sob sistemas de manejo do solo de longa duração; (2) avaliar a estabilização de C em camadas de solo que apresentam diferentes déficits de saturação de C em experimento de incubação a partir de amostras de solos dos tratamentos sob PD; (3) avaliar a migração do C adicionado via resíduo para diferentes frações da matéria orgânica do solo (MOS). O estudo foi realizado em experimentos de longa duração em sistemas de manejo. Os locais selecionados para o estudo foram Ponta Grossa (PG), Londrina (LDN) e Lucas do Rio Verde (LRV). O tempo de implantação dos experimentos de manejo no momento da coleta de solo era de 29, 23 e 8 anos para PG, LDN e LRV, respectivamente. Todos os solos foram classificados como Latossolos e o teor de argila de cada área era de 650, 710 e 402 g kg-1 em PG, LDN e LRV, respectivamente. Os resultados evidenciaram que o PD, em relação ao PC, proporcionou maior acúmulo de C, tanto em frações lábeis da MOS quanto nas associadas aos minerais. Além disso, a fração associada aos minerais se ajustou ao modelo de saturação de C nos três locais de estudo e foi constatado que os níveis atuais de C estão distantes da saturação. O experimento de incubação mostrou maior emissão de C-CO2 na camada de 0-20, comparada com a de 40-100 cm, e este fato está associado ao maior conteúdo de C lábil e ao maior nível da fertilidade da camada superficial do solo, promovendo a maior atividade microbiana. A eficiência da conversão do C derivado do resíduo cultural em C do solo foi superior na camada superficial, indicando que a microbiota do solo nessa camada foi mais eficaz na ciclagem do C. A escassez dos nutrientes P, Ca2+ e Mg2+ nas camadas de 20-40 e 40 a 100 cm de profundidade atuaram como um fator controlador da atividade microbiana resultando em menor eficiência na conversão em C do solo quando comparada com a camada de 0-20 cm de profundidade. A fração lábil da MOS teve maior acúmulo de C na camada de 0-20 cm, em resposta ao menor déficit de saturação nessa camada, além do melhor nível de fertilidade do solo nesta camada favorecendo o acúmulo de C nas frações mais sensíveis da MOS. Entretanto, na fração associada aos minerais, o acúmulo de C foi superior nas camadas de 20-40 e 40-100 cm de profundidade, demonstrando que o déficit de saturação de C em camadas profundas favorece o acúmulo de C nas frações mais estabilizadas. Os solos dos três locais estudados demonstraram elevada capacidade de acúmulo de C, e a estimativa para a completa saturação de C na fração associada aos minerais na camada de 0-20 cm, é 104, 103 e 63 anos, para Ponta Grossa, Londrina e Lucas do Rio Verde, respectivamente. Nos três locais de estudo, o potencial máximo de acúmulo de C seguiu a ordem: vegetação nativa > PD > PC.