No Cerrado do Oeste baiano o clima dificulta a formação de palhada para o plantio direto. O consórcio de culturas é uma alternativa à limitação do clima, por produzir biomassa ao sistema. Os cotonicultores dessa região utilizam o milho para rotação e, em alguns casos, para formação de palha, com adubação exclusiva na semeadura em solos arenosos, baixo teor de matéria orgânica e precipitação média de 1.500 mm. Realizaram-se duas pesquisas: (i) produtividade de milho e de resíduos em razão do sistema de produção e da dose de nitrogênio e (ii) balanço de nitrogênio (15N) em sistemas de cultivo de milho solteiro e consorciado com braquiária. O objetivo da primeira foi avaliar o uso de doses de N na semeadura, em milho solteiro e consorciado com braquiária, em São Desidério, BA; para implantar o plantio direto. Adotou-se o delineamento de blocos ao acaso, com dez tratamentos e quatro repetições; T1: milho sem nitrogênio; T2: milho-braquiária sem N; T3: milho com 50 kg ha-1 N; T4: milhobraquiária com 50 kg ha-1 N; T5: milho com 100 kg ha-1 N; T6: milho-braquiária com 100 kg ha-1 N; T7: milho com 150 kg ha-1 N; T8: milho-braquiária com 150 kg ha-1 N; T9: milho com 200 kg ha-1 N; T10: milho-braquiária com 200 kg ha-1 N. Avaliou-se produtividade, extração e exportação de nitrogênio, produção de biomassa e extração de N pela forrageira e a correlação ente a quantidade determinada e estimada de N nos grãos. O consórcio foi eficiente para a formação de palhada (5.056 kg ha-1) para adoção do plantio direto; o milho respondeu ao uso de 50 kg ha-1 nitrogênio, independentemente do sistema de cultivo e a braquiária não respondeu a adubação; a extração de nitrogênio nos sistemas de cultivo foi prejudicada apenas na ausência do nutriente, enquanto a exportação reduziu no cultivo consorciado, somente sem N; a estimativa de exportação de N pode ser obtida pela expressão: NGE = PG x 0,09 x 0,16. A segunda pesquisa objetivou avaliar a dinâmica do N com a aplicação de 150 kg ha-1 de 15N-uréia na semeadura do milho solteiro e consorciado com braquiária no mesmo local. Adotou-se o delineamento de blocos ao acaso, com dois tratamentos e quatro repetições. Os tratamentos foram; T1: milho solteiro e T2: milho-braquiária, com 150 kg ha-1 de 15N - uréia na semeadura. Avaliou-se o acúmulo de 15N na parte aérea e raízes; a EUFN pelo milho e braquiária e a quantidade residual no solo proveniente do fertilizante. A braquiária em consórcio com o milho não restringiu a disponibilidade de N. A EUFN variou entre 60,4% no consórcio e 64,8% no milho solteiro. A braquiária recuperou 1,4% do 15N aplicado. A RFNS foi de 18% e 25% para milho solteiro e consorciado. O 15N não recuperado foi de 25,5 kg ha-1 de N no milho solteiro e 19,5 kg ha-1 no consórcio com braquiária. / In Cerrado of the west of Bahia state the climate difficulties the formation of vegetable residue for no-tillage. Intercropping cultures is an alternative for climate limitation, for producing biomass to the system. Cotton producers from this region use maize culture for rotation and, in some cases, for formation of straw, with fertilization done exclusively during sowing in sandy soils, with low level of organic matter and an average precipitation of 1500 mm. Two researches were performed: (i) maize productivity and remaining residues due to production system and nitrogen dosage and (ii) nitrogen (15N) balance in maize single crop systems and intercropped with Brachiaria ruziziensis. The objective of the first research was to evaluate the use N doses, in sowing, in maize single crop and intercropped at São Desidério, BA; to establish no-till. It was adopted the randomized block design, with 10 treatments and four repetitions: T1 maize without nitrogen; T2 maize-brachiaria without N; T3 maize with 50 kg ha-1 of N; T4 maize- brachiaria with 50 kg ha-1 of N; T5 maize with 100 kg ha-1 of N; T6 maize- brachiaria with 100 kg ha-1 of N; T7 maize with 150 kg ha-1 of N; T8 maizebrachiaria with 150 kg ha-1 of N; T9 maize with 200 kg ha-1 of N; T10 maizebrachiaria with 200 kg ha-1 of N. Productivity was evaluated, nitrogen extraction and exportation, biomass production and N extraction by the brachiaria and the correlation between determined and estimated N grain quantity. Intercropping was efficient for formation of straw (5.056 kg ha-1) intending to adopt of no-till; maize responded to 50 kg ha-1 of nitrogen, independently of cropping system and brachiaria did not respond to fertilization; nitrogen extraction in the cropping systems was harmed only in the absence of N; while the exportation was reduced in the intercropped system, only in the absence of nitrogen; the estimative of N exportation can be obtained by the expression: NGE = PG x 0,09 x 0,16. The second research had objective of evaluate dynamics of N with 150 kg ha-1 of 15N-urea application in the sowing of maize single crop and intercropped with brachiaria in the same place. The randomized blocks design was adopted, with two treatments and four repetitions. Treatments were: T1 single crop maize and T2 maize- brachiaria, with 150 kg ha-1 of 15N urea at sowing. It was evaluated the accumulation of 15N by aboveground and roots; the EUFN by maize crop and brachiaria and the residual amount in the soil derived from the fertilizer. The brachiaria intercropped with maize did not restrict N avaibility. The EUFN varied between 60,4 % for intercropped and 64,8 % for single crop. Brachiaria recovered 1,4 % of the 15N applied. The RFNS were of 18% and 25% for single crop and intercropped maize. The 15N not recovered from urea was 25,5 kg ha-1 of N in the maize single crop and 19,5 kg ha-1 in the intercropped maize.

A necessidade de desenvolver novos materiais que atendam aos aspectos econômicos e ambientais leva à busca de se fazer uso dos recursos naturais para várias aplicações tecnológicas. Assim, o desenvolvimento de materiais compósitos poliméricos utilizando fibras naturais como reforço é crescente, e vem ocupando novos segmentos de mercado, devido ao baixo custo das fibras, biodegradabilidade, menor densidade e boas propriedades mecânicas. Este trabalho teve como objetivo a separação dos principais componentes da palha e do bagaço de cana-de-açúcar para a obtenção de insumos químicos com maior valor econômico, sendo proposta a obtenção e caracterização da celulose, que será utilizada como reforço, e da lignina que atuará como agente compatibilizante em compósitos poliméricos. Para alcançar os objetivos propostos no projeto, foi realizado o pré-tratamento por ácido diluído da palha e do bagaço de cana-deaçúcar, seguido de uma etapa de deslignificação com NaOH. As polpas de bagaço e de palha foram submetidas a um pré-branqueamento com xilanase e a um branqueamento composto de extração alcalina, quelação com EDTA e tratamento com peróxido de hidrogênio. O licor negro foi acidificado para que as ligninas precipitassem. Após lavagem, secagem e maceração, as ligninas obtidas foram submetidas ou não à oxidação química em meio ácido com peróxido de hidrogênio. Além da caracterização química das frações a cada etapa do processamento, foram determinados o número Kappa, viscosidade, e também foram feitas medidas de DRX e MEV. A confirmação e extensão da reação de oxidação das ligninas foi avaliada por RMN, FTIR, MEV e TGA/DSC. Os compósitos foram obtidos por mistura em homogeneizador termocinético de alta intensidade e, depois de injetados, caracterizados por ensaios mecânicos, análises térmicas, microscopia, FTIR, medidas de ângulo de contato e energias de superfície, absorção de água e sorção dinâmica de vapor. Os resultados obtidos por meio da caracterização química, número Kappa e viscosidade indicaram expressiva remoção de hemiceluloses e de lignina durante todas as etapas de obtenção da celulose branqueada, tanto de bagaço quanto de palha, mas também houve significativa perda de celulose. Os resultados de DRX mostraram significativa diminuição da cristalinidade da celulose, para as duas biomassas estudadas. Os resultados de FTIR e RMN confirmaram a mudança na estrutura das ligninas após a oxidação. O tempo de mistura dos compósitos variou com a composição e/ou presença ou não de lignina/lignina oxidada. Nas análises de TGA observou-se que os compósitos PP/celulose sem a adição de lignina/lignina oxidada apresentaram temperatura inicial de decomposição menor do que os compósitos nos quais utilizou-se a lignina como aditivo. As curvas de DSC dos compósitos apresenta perfil e picos de temperatura e entalpias de fusão semelhantes ao PP puro. A lignina não tem notável efeito sobre as propriedades mecânicas dos compósitos, sendo que a melhora nestas propriedades é principalmente devido à incorporação das fibras de celulose. As imagens de MEV para as ligninas mostraram o grande efeito da oxidação sobre a superfície deste material. A análise do ângulo de contato estático para ligninas mostrou que a oxidação produziu um material mais hidrofóbico. As energias de superfície mostraram que os compósitos têm uma superfície mais hidrofóbica do que o PP puro. As curvas de FTIR dos materiais mostraram-se bastante similares, porém as maiores diferenças foram na intensidade das bandas correspondentes aos grupos hidroxila presentes nas fibras e, aos anéis aromáticos da estrutura da lignina. Os resultados DVS mostraram que a absorção de umidade dos compósitos é muito baixa, e corrobora os resultados de absorção de água. / The need of developing new materials that attend economic and environmental aspects leads to the search of using natural resources for various technological applications. Thus, the development of polymeric composite materials using natural fibers as reinforcement is growing, and occupying new market segments, due to the low cost of fibers, biodegradability, low density and good mechanical properties. This work aimed to separate the main components of sugarcane straw and bagasse for obtaining chemical products with higher economic value, it proposes the obtaining and characterization of cellulose, which will be used as a reinforcement, and of the lignin that will act as coupling agent in polymeric composites. To achieve these objectives, it was carried out a dilute acid pretreatment of straw and bagasse of sugar cane, followed by a step of delignification with NaOH. The pulps of bagasse and straw were submitted to a pre-bleaching with xylanase and a bleaching step, composed by an alkaline extraction, EDTA chelation and a treatment with hydrogen peroxide. The black liquor was acidified for the precipitation of the lignins. After washing, drying and milling, the lignins obtained were subjected or not to an oxidation reaction in acid medium with hydrogen peroxide. In addition to the chemical characterization of the fractions at each stage of processing, the Kappa number and viscosity were determined, and it was also made measures of DRX and MEV for bagasse and straw. The confirmation of the oxidation reaction of the lignins was analysed by NMR, FTIR, MEV and TGA/DSC. The composites were obtained by mixing in thermokinetic mixer and once injected, they were characterized by mechanical tests, thermal analysis, microscopy, FTIR, contact angle and surface energies, water absorption and dynamic vapor sorption. The results obtained by the chemical characterization, Kappa number and viscosity indicated a great solubilization of hemicelluloses and lignin during all stages of production of bleached cellulose, both from bagasse and straw, but it was also observed an expressive cellulose loss. The results of DRX showed a great decrease of cellulose crystallinity, for both biomasses, demonstrating that the removal of hemicellulose and lignin affected the structure of cellulose. The FTIR and NMR results confirmed the change in structure of the lignins after oxidation. The mixing time of composites varied with the composition and the presence or absence of lignin/oxidized lignin. From TGA analyses it was observed that the composites PP/cellulose without the addition of oxidized lignin/lignin showed an initial degradation temperature lower than the composites in which lignin was used as an additive. The DSC curves of composites presents profile and temperature peaks and enthalpies of fusion similar to pure PP. Lignin has no remarkable effect on the mechanical properties of the composites, and the improvement in these properties is mainly due to the incorporation of the cellulosic fibers. MEV pictures of lignins showed that the oxidation had a great effect on the surface of this material. From the analysis of the static contact angle for lignins, it was observed that the oxidation produced a more hydrophobic material. The energies of surface showed that the composites have a more hydrophobic surface than the pure PP. FTIR curves of materials were quite similar, however the greatest differences were in the intensity of the bands corresponding to the hydroxyl groups present in the fibers and the aromatic rings of lignin structure. DVS results showed that the moisture absorption of composites is very low, and corroborates the results of water absorption.

O presente trabalho teve como objetivo estudar o efeito da suplementação do meio de fermentação com diferentes fontes de nitrogênio e avaliar estratégias de aclimatação da levedura Pichia stipitis ao hidrolisado hemicelulósico de palha de arroz visando melhorar a produção de etanol. Em uma primeira etapa do trabalho foram realizados estudos em meio semissintético para avaliar o efeito das fontes de nitrogênio arginina, ácido glutâmico, uréia e fosfato de amônio sobre a produção de etanol por P. stipitis. Os resultados em meio semissintético demonstraram que o meio composto por ácido glutâmico, fosfato de amônio e extrato de levedura nas concentrações de 3 g/L proporcionou os melhores resultados de conversão (YP/S = 0,36 g/g) e produtividade (QP = 0,71 g/L.h). O estudo de suplementação nutricional do hidrolisado mostrou que o crescimento de P. stipitis foi inibido pela suplementação com ácido glutâmico, e que a presença de extrato de levedura e fosfato de amônio não apresentou qualquer efeito sobre a produção de etanol, sendo o hidrolisado hemicelulósico capaz de suprir a necessidade nutricional da levedura, dispensando a sua suplementação para o uso como meio de fermentação. Na etapa de aclimatação da levedura P. stipitis ao hidrolisado, foram avaliadas cinco estratégias (A, B, C, D e E), baseadas em transferências sucessivas de células para meios com concentrações crescentes de hidrolisado, 45, 60 e 75 % (v/v). Durante a estratégia de aclimatação A foi possível isolar uma colônia (A75-2) capaz de fermentar em hidrolisado contendo 70 g/L de xilose, alcançando valores dos parâmetros YP/S (0,35 g/g) e QP (0,23 g/L.h), 10 e 28 % superiores, respectivamente, aos obtidos pela cepa original. Os resultados das estratégias B e C mostraram que mesmo empregando um maior número de transferências, assim como a utilização de elevadas concentrações celulares, não foram capazes de contribuir com o processo de aclimatação. Na avaliação das estratégias D e E, verificou-se que o emprego de condições de maiores níveis de fornecimento de oxigênio durante as etapas de transferências sucessivas propiciaram condições mais adequadas para que a levedura superasse os efeitos de inibição ocasionados pelos compostos tóxicos presentes no hidrolisado. A estratégia E, realizada sob condição de maior aeração, apresentou os melhores resultados dentre as estratégias de aclimatação avaliadas, sendo obtida uma produção de 27 g/L de etanol após 72 horas. Além disso, esta estratégia foi a única em que a levedura foi capaz de manter os valores de YP/S (0,33 g/g) e QP (0,35 g/L.h) durante todas as transferências, indicando uma maior aclimatação ao hidrolisado. Na fermentação em biorreator, o emprego de inóculo proveniente de cultivo sucessivo de células, quando comparado à fermentação realizada sem cultivo sucessivo, proporcionou um aumento de 7 e 50% sobre os valores de YP/S e QP, respectivamente. Com os resultados do presente trabalho pode-se concluir que estratégias de aclimatação da levedura P. stipitis em hidrolisado não destoxificado são métodos eficazes para a superação de inúmeros problemas relativos às condições de stress fisiológico e inibição do metabolismo microbiano. Porém, a resposta fisiológica da levedura P. stipitis é dependente do número de transferências, concentração celular e oxigenação do meio. / In this work, different acclimatization strategies employing the yeast Pichia stipitis on rice straw hemicellulosic hydrolysate with high xylose concentration were evaluated. Initially, the effects of nitrogen sources supplementation in the semisynthetic and hydrolysate medium on P.stipitis fermentation were studied. The results showed that in semisynthetic medium the addition of glutamic acid, ammonium phosphate and yeast extract at concentrations of 3 g/L provided the best conversion (YP/S = 0.36 g/g) and productivity (QP = 0.71 g/L.h). On the other hand, the hydrolysate supplementation with yeast extract and ammonium phosphate did not show effect on the fermentative parameters, whereas glutamic acid supplementation inhibited completely the cellular growth. These results show that the hemicellulosic hydrolysate can be used as a fermentation medium without any nutritional supplementation. To overcome the effects of inhibition caused by toxic compounds present on rice straw hemicellulosic hydrolysate, five acclimatization strategies (A, B, C, D and E) were performed by sequentially transferring of the cells in hydrolysate containing increasing concentrations (45, 60 and 75% (v/v). During the strategy A was possible isolate a colony (A75-2) with ability to ferment the hydrolysate containing xylose at 70 g/L (YP/S = 0.35 g/g and QP =0.23 g/L.h), which corresponded to increase of 10 and 28%, respectively, as compared to the values obtained by the original strain. Employing a greater number of transfers, as well as the use of high cell concentrations (strategies B and C) was not possible improve to the acclimatization process. Regarding the strategy E, which employed higher levels of oxygen supply during periods of successive transfers, showed the most appropriate for the yeast overcome the effects of inhibition caused by toxic compounds present in the hydrolysate. With this strategy the best results (27 g/L ethanol after 72 hours) among all assessed, were observed. Moreover, this approach was the only in which the yeast was able to keep the values of YP/S (0.33 g/g) and QP (0.35 g/L.h) for all transfers, indicating greater acclimatization to hydrolysate. By using this strategy in bioreactor fermentation, it was obtained an increase of 7 and 50% on the values of YP/S and QP, respectively, in relation the reference fermentation (without successive transfer). It is possible conclude that acclimatization strategies of the yeast P. stipitis in no detoxified hydrolysate are effective methods to overcome numerous problems concerning the physiological stress and inhibition of microbial metabolism. However, the physiological response of yeast is dependent on the transfers number, cell concentration and oxygenation level of the medium.

No presente trabalho foram estudados a necessidade de suplementação nutricional do hidrolisado hemicelulósico de palha de arroz para bioconversão a etanol pela levedura Pichia stipitis, e os efeitos da agitação e da razão Vfrasco/Vmeio, em frascos agitados, sobre os parâmetros fermentativos deste processo. Os estudos da suplementação do hidrolisado para produção de etanol por bioconversão pela levedura Pichia stipitis avaliou a adição dos nutrientes: uréia ( 0 a 2,3 g/L) MgSO4.7H2O (0 a 1,0 g/L) e extrato de levedura (0 a 3,0 g/L). Este estudo mostrou que apenas a adição 3 g/L de extrato de levedura foi necessária para que o processo alcançasse bons resultados de conversão (YP/S = 0,29 g/g) e produtividade em etanol (QP = 0,24 g/L.h) não necessitando portanto da adição dos demais nutrientes. Comparado com o meio suplementado com todos os nutrientes, a suplementação com apenas 3 g/L de extrato de levedura, levou a um aumento de 14% na produtividade do processo. A avaliação da oxigenação em frascos agitados mostrou que a aeração foi um fator capaz de influenciar fortemente os parâmetros de fermentação (YP/S e QP). A condição de maior aeração favoreceu a produção de células e a condição de menor aeração favoreceu a conversão em etanol, porém com baixa produtividade, sendo a produtividade em etanol favorecida por condições intermediárias de aeração, correspondente a agitação de 200 rpm e a razão Vfrasco/Vmeio de 2,5, onde foram alcançadas conversão em produto (YP/S) e produtividade em etanol (QP) de 0,36 g/g e 0,39 g/L.h, respectivamente, o que representa um aumento de cerca de 63% a produtividade e 24% a conversão em etanol, quando comparado com as condições de aeração utilizadas anteriormente. A cinética de fermentação de Pichia stipitis no hidrolisado empregando as condições de suplementação nutricional e aeração otimizadas mostrou que a máxima concentração de etanol alcançada para o hidrolisado suplementado foi cerca de 23,6 g/L após 48 horas, consumindo neste tempo 86 % dos açúcares presentes no meio. Comportamento semelhante foi observado para o meio sintético, onde, no mesmo tempo, a máxima concentração de etanol foi de 24,4 g/L, porém com completo consumo dos açúcares. / The present work studied the necessity of nutritional supplementation of rice straw hemicellulosic hydrolysate for ethanol bioconversion by Pichia stipitis, and the aeration (effects of agitation and Vflask/Vmedium ratio) in agitated flasks, on the fermentative parameters of the process. The studies on the hydrolysate supplementation for ethanol production by Pichia stipitis yeast bioconversion evaluated the nutrients addition: urea (0 to 2.3 g/L), MgSO47H2O (0 to 10 g/L) and yeast extract (0 to 3.0 g/L). This study showed that only the addition of 3g/L yeast extract was enough to obtain good results for ethanol conversion (YP/S = 0.29 g/g) and productivity (QP = 0.24 g/L.h). By comparing to the medium supplemented with all the nutrients, the supplementation with only 3 g/L yeast extract increased 14% the process productivity. The evaluation of the oxygenation in agitated flasks showed that the aeration highly influenced the fermentative parameters (YP/S and QP). The condition of higher aeration favored the cells production and the condition of lower aeration favored the ethanol conversion, but with low productivity. The ethanol productivity was favored by intermediary conditions of aeration, correspondent to 200 rpm agitation and 2.5 Vflask/Vmedium ratio, thus obtaining 0.36 g/g product conversion (YP/S) and 0.39 g/L.h ethanol productivity (QP). This means an increase of approximately 63% productivity and 24% ethanol conversion, when compared to the aeration conditions previously used. The kinetics of Pichia stipitis fermentation in the hydrolysate using the optimized conditions of nutritional supplementation and aeration rate showed that the maximum ethanol concentration for the supplemented hydrolysate was about 23.6 g/L after 48h, consuming 86% sugars present in the medium. Similar behavior was observed for the synthetic medium where, with the same time, the maximum ethanol concentration was 24.4 g/L, but with the complete sugars consumption.

Made available in DSpace on 2015-04-22T22:04:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 thais helena.pdf: 4964645 bytes, checksum: f4fc7f4c906908509cd7f44320f45eca (MD5) Previous issue date: 2013-04-18 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Na análise das relações socioculturais advindas dos mecanismos de ressignificação em torno da intensificação e transformação das elaborações das artesanías em palha de tucumã, primeiramente, este trabalho tece a paisagem onde se dá as redes de sociabilidade das artesãs(ãos) entre seus objetos materiais, culturais e simbólicos. Nesse sentido, abalizando os aspectos ambientais, econômicos e culturais das localidades. A memória coletiva é o principal método investigativo que possibilitou compreender a mobilidade empreendida pelas pessoas das margens do Lago Grande do Curuai ao Rio Arapiuns, remodelando novos agrupamentos societários. Na ampliação dos núcleos principais, entre outros motivos, está associada à satisfação das necessidades individuais de alimentar-se, vestir-se e abrigar-se; reprodução social e econômica. Amparada na memória das artesã(ãos), descrevo a ressignificação desse padrão de teçume local, mediando e mesclando desejos e sentidos às coisas na interpretação dos narradores aos significados que o conjunto cesteiro carrega de vida social. Apoderando-me de uma escrita conjugada entre o campo da pesquisa e o conjunto teórico eleito, considero as transmissões da tradição e a emersão do novo no rompimento de uma realidade social em transição, colocando os objetos culturais rolando na vida das pessoas como mercadorias, mas marcando e resistindo traços culturais. As barreiras que dantes dividiam bruscamente urbano e rural, são agora transpostas, revirando as categorias capitais econômicas e as relações de trocas entre o (pós)moderno (ou pós-industrial?) mundo contemporâneo e agrupamentos societários que ainda mantêm formas distintas de relações econômicas e socioculturais. As análises centraram-se na combinação da realidade da vida das(os) artesãs(ãos) e a condição global, a elaboração e o consumo de bens e objetos. Coisas que demarcam vida, mas, também demarcam territórios.

Da substituição da colheita manual de cana queimada pela mecanizada de cana crua, decorre grande demanda por pesquisas relacionadas aos efeitos do palhiço, residual da colheita, sobre a cana soca e sobre o ambiente de produção. O presente trabalho teve por objetivo estudar os efeitos do sistema de colheita e do manejo do palhiço residual sobre o desenvolvimento das soqueiras de cana-de-açúcar e sobre algumas propriedades físicas e químicas do solo. O experimento foi instalado em área de colheita mecanizada de cana-de-açúcar, variedade SP91- 1049, conduzido ao longo do ciclo da primeira soca, delineado em blocos completos casualizados, com quatro repetições e os seguintes quatro tratamentos: palhiço em área total (não manejado); remoção do palhiço de sobre as linhas de cana (desaleiramento); palhiço aleirado; e palhiço queimado. Uma medida mensal de temperatura do solo foi feita até o 9º mês após o corte. A biometria foi feita mensalmente até 8 meses após o corte, avaliando-se o perfilhamento da cana e o crescimento inicial da parte aérea. Próximo ao final do ciclo foram feitas análises químicas de solo e de folhas de cana, análises físicas de solo não deformado, avaliação da distribuição da umidade e do sistema radicular no perfil do solo, e análises tecnológicas de amostras de cana para avaliação da maturação. Por ocasião da colheita, pesou-se a produção. O maior efeito do palhiço sobre a cana-de-açúcar foi reduzir o perfilhamento inicial, sendo que o desaleiramento mostrou-se a forma de manejo do palhiço mais eficaz em mitigar o efeito negativo do mesmo sobre o perfilhamento inicial. O aleiramento, além de ser menos eficaz nesse sentido, induziu um perfilhamento inicial deveras heterogêneo. Quanto às propriedades químicas do solo, o palhiço não causou efeito significativo sobre os teores de MO, CTC, Al e pH; entre os nutrientes, apenas o manganês sofreu efeito significativo dos tratamentos, apresentando menor teor sob palhiço em área total do que onde o palhiço foi queimado. Quanto às propriedades físicas do solo, o palhiço favoreceu uma pequena compactação, indicada por redução da aeração do solo na capacidade de campo; além da redução da temperatura do solo, significativa só nos primeiros 6 meses após o corte. Sobre a distribuição da água no perfil do solo, avaliada no 11º mês após o corte e depois 2 semanas sem chuva, na camada de 0-20 cm a umidade foi significativamente maior sob palhiço em área total do que onde o palhiço foi queimado; e em profundidades maiores não houve diferença significativa devida aos tratamentos. Não obstante, sobre a distribuição do sistema radicular no perfil do solo, os tratamentos não produziram nenhuma diferença significativa. / Replacing the manual harvesting of burnt sugarcane for green sugarcane mechanical harvesting, follows a great demand for research about the effects of straw on sugarcane ratoon and on the production environment. This work aimed to study the effects of the harvest and of straw management on the development of the sugarcane ratoon and on some physical and chemical properties of soil. The experiment was conducted on an area of mechanical harvesting of sugarcane, variety SP91-1049, conducted during the first cycle of ratoon, the experimental design was randomized blocks with four repetitions and the following four treatments: straw in total area; straw removed from the sugarcane lines; with the straw between four lines moved to a ridge between two lines (straw tilling); and burnt straw. Measurements of soil temperature were made monthly, until the 9th month after the harvest. Biometric measurements were performed monthly until 8 months after harvesting, evaluating the sugarcane tillering and the initial growth of the tillers. Near the end of the cycle, chemical analyses of soil and of sugarcane leaves, and physical analyses of not deformed soil samples were performed; the distribution of moisture and of root system into the soil profile were evaluated; and technological analysis of sugarcane samples were made to evaluate the maturity stage of sugarcane. At the harvest, the production was weighed. The biggest effect of straw on sugarcane was reducing the initial tillering, and the removal of straw from sugarcane lines proved to be the more effective management to mitigate the negative effect of straw on the tillering. The straw tilling, less effective in this sense, also induced a very heterogeneous initial tillering. Regarding the soil chemical properties, straw did not cause significant effect on the levels of organic matter, capacity of cations exchange, Al and pH; among the nutrients, only Mn had a significant effect of the treatments, with lower content under straw in total area than where straw was burned. Regarding the physical properties of soil, straw provided a little compaction, indicated by reduction of the soil aeration at field capacity; as well as significant reducing of soil temperature only in the first 6 months after harvest. On the distribution of water in the soil profile, measured 11 months after harvest and after 2 weeks without rain, in the depth of 0 to 20 centimeters, moisture was significantly higher under straw in total area than where straw was burned, and in bigger depths there were no significant difference due to treatments. However, on the distribution of root system in the soil profile, the treatments produced no significant difference.

The adoption of mechanical unburned sugarcane harvesting increases the quantity of straw left on the soil. This material has a high potential for 2G ethanol and bioelectricity production. Although the straw maintenance has an essential role in the soil properties and crop performance. The straw decomposition is a key process to investigate and to inform the correct removal management decisions. Diverse factors affect the decomposition rate, such as: quality and quantity of straw; edaphoclimatic conditions; and management practices. Therefore, we conducted a field study at two sites within central-southern Brazil, the largest sugarcane-producing region in the world, encompassing two harvesting seasons (rainy and dry) over two years to evaluate the sugarcane straw decomposition dynamics under different removal rates. The main hypothesis is that the high removal unbalances the soil environment and reduce de C supply for the microorganisms, decreasing the microbial activity and consequently the straw decomposition rate. The straw removal management affected the decomposition rate, which the lowest decomposition was associated with high removal. The C and N loss was two- and threefold greater in the second year than in the first year of experimentation, respectively. Overall, the straw cellulose decreased by 13%, the hemicellulose 7%, and the lignin proportionally enriched by 92% after two years. Throughout the decomposition process, the straw chemical changes were detected using the traditional method, wet chemical extractions, and using the spectroscopy technique, Diffuse Reflectance Infrared Fourier Transform DRIFT. In this sense, in order to trace straw cellulose and hemicellulose changes we suggested the use of 896, 987, 1173, and 1447 cm-1 peaks, whereas to trace lignin changes, the absorbance at 1510 cm-1 seems to be an efficient predictor. The soil bacterial community was most affected by the time of decomposition. The straw quality explained 23.2% of the total bacterial variation, in which hemicellulose accounting for 17.2% of this variation. Moreover, the bacterial structure was subtle affected by the sugarcane straw removal. Overall, our study showed that the straw removal for 2G ethanol and bioelectricity production affect the straw decomposition dynamics in commercial sugarcane areas in Brazil. The time was the main regulator of changes in straw chemical contents and in the soil bacterial structure. The use of crop residues for energy purposes is one of the principal alternatives to increase bioenergy production in the next few years. However, the sugarcane straw removal should be done with prudence, since the straw removal rate affected the straw decomposition dynamics and consequently it should affect the nutrient recycling and C cycle. / A adoção da colheita mecanizada sem queima prévia da cana-de-açúcar aumenta a quantidade de palha sobre o solo. Essa palha tem um alto potencial para produção de etanol 2G e bioeletricidade. No entanto, a manutenção da palha tem papel essencial nas propriedades do solo e no desempenho das culturas. A decomposição da palha é um processo chave para investigar e informar sobre corretas decisões acerca do manejo da remoção. Diversos fatores afetam a taxa de decomposição, tais como: qualidade e quantidade da palha; condições edafoclimáticas; e práticas de manejo. Portanto, realizamos um estudo de campo em dois locais no centro-sul do Brasil, maior região produtora de cana-de-açúcar no mundo, abrangendo duas épocas de colheita (chuvosa e seca) ao longo de dois anos para avaliar a dinâmica de decomposição da palha da cana-de-açúcar sob diferentes taxas de remoção. A principal hipótese é de que a alta remoção de palha desequilibre o ambiente edáfico e reduza o fornecimento de C para os microrganismos, diminuindo a atividade microbiana e consequentemente a taxa de decomposição da palha. O manejo de remoção afetou a taxa de decomposição da palha, a menor taxa de decomposição foi associada a maiores remoções. A perda de C e N foi duas e três vezes maior no segundo ano do que no primeiro ano de condução do experimento, respectivamente. Em geral, a celulose da palha diminuiu em 13%, a hemicelulose em 7% e a lignina proporcionalmente enriqueceu em 92% após dois anos. Mundancas na composição química da palha ao longo do processo de decomposição foram detectadas tanto utilizando o método tradicional, via extrações químicas sequenciais, quanto atravéz de técnica espectroscópica, como o Diffuse Reflectance Infrared Fourier Transform DRIFT. Assim, para verificar alterações da celulose e da hemicelulose da palha suger-se o uso das picos espectrais de 896, 987, 1173 e 1447 cm-1, enquanto que para verificar mudanças na lignina os valores de 1510 cm-1 mostrou-se um eficiente preditor. A comunidade bacteriana do solo foi afetada pelo tempo de decomposição. A qualidade da palha explicou 23,2% da variação bacteriana total, onde a hemicelulose representou 17,2% dessa variação. Além disso, a estrutura bacteriana foi sutilmente afetada pelo manejo de remoção da palha da cana-de-açúcar. No geral, nosso estudo mostrou que a remoção de palha para a produção de etanol 2G e bioeletricidade afetará a dinâmica da decomposição da palha nas áreas comerciais de cana-de-açúcar do Brasil. O tempo foi o principal regulador das mudanças nos conteúdos bioquímicos da palha e na estrutura bacteriana do solo. O uso de resíduos de culturas para fins energéticos é uma das principais alternativas para aumentar a produção de bioenergia nos próximos anos. No entanto, a remoção da palha de cana-de-açúcar deve ser feita com prudência, uma vez que a taxa de remoção afetou a dinâmica da decomposição e conseqüentemente deverá afetar a ciclagem de nutrientes e o ciclo do C.

Compreender a dinâmica da decomposição da palha de cana-de-açúcar fora da região tradicional de cultivo no Brasil é primordial devido à crescente expansão da cultura englobando os estados de GO, MS e PR. Sendo assim, um experimento de campo foi conduzido nestas regiões de expansão de cultivo da cultura para avaliar a decomposição de quantidades iniciais de palha deixadas na superfície do solo (3, 6 e 12 Mg ha-1) em função das condições edafoclimáticas. Estas quantidades de palha foram estudadas visando compreender os impactos do manejo de remoção da palha no processo de decomposição deste resíduo cultural. A perda de massa da matéria de seca foi quantificada após 1, 4, 8 e 10 meses, enquanto o conteúdo de carbono (C), nitrogênio (N) e composição bioquímica da palha (i.e. celulose, hemicelulose e lignina) foram avaliados no início e final do experimento para acompanhar as alterações ao longo de um ciclo da cultura. Do mesmo modo, alterações visuais na palha em decomposição foram avaliadas através da Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). A perda de massa foi ajustada por um modelo exponencial, o qual foi capaz de representar acuradamente o padrão da decomposição da palha ao longo do tempo. Diferenças significativas entre os locais foram observadas para a perda de massa e C, diretamente ligadas a redução no conteúdo de celulose e hemicelulose. Na área experimental do MS houve uma redução na massa do resíduo 30% maior para as maiores quantidades de palha sobre o solo e uma liberação de C 35% maior quando comparado com as áreas em GO e PR. Após dez meses de decomposição, a relação C:N entre os tratamentos apresentou um decaimento linear, equivalente a 65:1 e 41:1 para a menor e maior quantidade de resíduo, sendo correlacionado com a menor (65%) e maior (76%) perda de massa, respectivamente. A redução da relação C:N está associada com o aumento relativo na concentração de N da palha ao final do estudo, variando de 4,5 a 9,4 g N kg-1 com um aumento gradativo entre as quantidades crescentes de resíduo. Após um ciclo de cultivo, houve alterações visuais na palha em decomposição, possivelmente em função da perda dos componentes bioquímicos. Sendo assim, foi possível concluir que uma menor taxa de remoção da palha de cana-de-açúcar proporciona um aumento na taxa de decomposição (maior perda de massa ao longo do tempo), implicando em maiores contribuições para o estoque de C e qualidade do solo. De forma geral, a perda de massa após um ciclo de decomposição é semelhante entre a região brasileira tradicional e de expansão de cultivo da cana-de-açúcar, entretanto, é possível que fatores locais como umidade, microrganismos e textura do solo, favoreçam a decomposição ocasionando diferenças na perda de massa entre os locais. / The comprenhension of sugarcane straw decomposition dynamics outside the traditional cultivation region in Brazil is relevant due to the increasing culture expansion encompassing GO, MS and PR states. Thus, a field experiment was conducted in these crop expansion regions to evaluate the decomposition of different straw amounts left on soil surface (3, 6 and 12 Mg ha-1) as a function of soil and climatic conditions. These amounts of straw were studied in order to understand the impacts of straw removal management in the decomposition process of this residue. The dry mass (DM) loss was quantified after 1, 4, 8 and 10 months, while the carbon content (C), nitrogen (N) and biochemical composition of the straw (i.e. cellulose, hemicellulose and lignin) were measured in the beginning and at the end of the experiment to follow the changes throughout a crop cycle. Likewise, visual changes in the decomposing straw were evaluated through Scanning Electron Microscopy (SEM). The DM loss was adjusted by an exponential model, which was able to accurately represent the pattern of straw decomposition over time. Significant differences between sites were observed for DM and C loss, directly linked to the reduction in cellulose and hemicellulose content. The MS site lost 30% more DM in the largest amounts of straw and 35% more C when compared to GO and PR sites. After 10 months of decomposition, the C:N ratio between treatments presented a linear decay, equivalent to 65:1 and 41:1 for the lowest and highest amount of straw, being correlated with the lowest (65%) and highest (76%) DM loss, respectively. The reduction in the C:N ratio was associated with the relative increase in the straw-N concentration at the end of the study, varying from 4.5 to 9.4 g N kg-1 with a gradual increase between increasing amounts of straw. After a crop cycle the sugarcane straw change visually, possible due to loss of biochemical compounds. Thus, it was possible to conclude that a lower rate of sugarcane straw removal induces an increase in the decomposition rate (higher DM loss over time), implying higher contributions to C stock and soil quality. Generally, DM loss after a decomposition cycle is similar between Brazil\'s traditional and sugarcane-expansion cultivation regions, however, it is possible that local factors as moisture, microorganisms and soil texture favor decomposition causing differences in DM loss between sites.

Submitted by Jorge Silva (jorgelmsilva@ufrrj.br) on 2017-10-24T17:04:36Z No. of bitstreams: 1 2013 - Selenobaldo Alexinaldo Cabral de Sant'Anna.pdf: 1507873 bytes, checksum: 9bcc529b3a4670b9741f4312862f95c3 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-24T17:04:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013 - Selenobaldo Alexinaldo Cabral de Sant'Anna.pdf: 1507873 bytes, checksum: 9bcc529b3a4670b9741f4312862f95c3 (MD5) Previous issue date: 2013-02-25 / CNPq / The study aimed to evaluate the changes in the soil stocks of C and N under non-burnt sugarcane grown in an area previously with pasture, and to quantify greenhouse gas emissions (N2O and CH4) and ammonia volatilization losses when using fertilizer and vinasse. The study was conducted in an area of a clayey Oxisol (LVef) in Ribeir?o Preto-SP. For the evaluation of C and N it was considered a chronosequence of two sugarcane areas, with 3 and 25 years of cultivation, and areas with pasture and over 30 years secondary forest. The stocks of C and N were estimated for the 0-30 cm and 0-100 cm layers. There was no statistical difference for the depth 0-30 cm, after correction for soil equal mass between forest, pasture and sugarcane of 3 years, which amounted to, respectively, 55.05, 48.85 and 49.96 Mg C ha-1 and 4.27, 3.74 and 3.83 Mg N ha-1. The area under the > 25 years sugarcane, for this depth range, showed statistically lower values of C stocks (46.04 Mg C ha-1) and N (3.45 Mg Nha-1) compared to secondary forest; but these values did not differ from the other two systems of land use. In the 0-100 cm layer, the forest showed a value significantly higher (118.36 Mg C ha-1) than the > 25 years sugarcane (103.25 Mg C ha-1) and the pasture (102.29 Mg C ha-1). The C stock (109.97 Mg C ha-1) in the 3 years sugarcane did not differ from the other systems. The forest and the 3 years sugarcane had higher N stock, respectively 8.52 and 8.02 Mg N ha-1, when compared with the sugarcane > 25 years (7.04 Mg N ha-1), but they were not different from the pasture (7.79 Mg N ha-1), which was not different from the > 25 years sugarcane. For sampling of gases and volatilization losses of NH3, a study was conducted in a completely randomized block design with six treatments: CSP-control without straw, FSP-fertilizer without straw, FCP-fertilizer with straw, CCP-control with straw, VSP-vinasse without straw and VCP-vinasse with straw, with five replications and three sampling periods in the years 2010, 2011 and 2012. The treatments consisted of applying 160 m3 ha-1 equivalent to 59 kg N ha-1 vinasse in 2010, 70 kg N ha-1 in 2011, and 108 kg N ha-1 in 2012, application of urea at a dose of 52 kg N ha-1 in 2010, and 100 kg N ha-1 in 2011 and 2012, and controls. The temporal variation of N2O fluxes in the three years was from 5.12 to 42.49 ?g N2O-N m2 h-1. In 2010 there was no difference among treatments, and in 2011 and 2012 it followed the FSP = FCP > CSP = CCP = VCP = VSP order. The emission factors ranged from 0.01 to 0.4%. The average flow rates of CH4 were negative. The NH3 volatilization losses in the three years of evaluation were less than 15% and 2% for doses of fertilizers and vinasse, respectively. The results suggest that the planting of sugarcane in pastures with low production does not significantly modify the stocks of C and N in the soil, although they reach values below the secondary forest (> 30 years) ones. The usage of nitrogen fertilization induces the production of N2O from the soil; the same tends to occur with vinasse application. Also, even with the maintenance of the straw, the emission levels are too low to be credited to these practices a risk of compromising the ethanol program. / O trabalho teve como objetivo avaliar as mudan?as nos estoques de C e N no solo em ?rea de cana-de-a??car cultivada sem queima em ?rea antes ocupada por pastagem e quantificar as emiss?es de gases (N2O e CH4) e as perdas por volatiliza??o de am?nia do solo pelo uso de fertilizante e vinha?a. O estudo foi realizado em uma ?rea de LATOSSOLO VERMELHO Eutrof?rrico (LVef), textura argilosa, no Munic?pio de Ribeir?o Preto-SP. Para avalia??o dos estoques de C e N foi considerada uma cronossequ?ncia com duas ?reas de cana-de-a??car, uma com mais de 25 anos e outra com 3 anos de cultivo respectivamente, e uma ?rea ocupada com pastagem e outra com floresta secund?ria com mais de 30 anos. Os estoques de C e N foram estimados para as camadas de 0-30 cm e de 0-100 cm. N?o houve diferen?a estat?stica para a profundidade 0-30 cm corrigido para massa igual de terra entre a floresta, pastagem e cana 3 anos, que somaram, respectivamente, 55,05, 48,85 e 49,96 Mg C ha-1 e 4,27, 3,74 e 3,83 Mg N ha-1. A ?rea sob cana > 25 anos para esse intervalo de profundidade apresentou estatisticamente menores valores dos estoques de C (46,04 Mg C ha-1) e N (3,45 Mg N ha-1) em rela??o a floresta secund?ria, por?m esses valores n?o diferiram dos outros dois sistemas de uso do solo. Na camada 0-100 cm a floresta apresentou valor significativamente maior (118,36 Mg C ha-1) do que as ?reas de cana > 25 anos (103,25 Mg C ha-1) e a pastagem (102,29 Mg C ha-1). A ?rea de cana com 3 anos apresentou estoque de C (109,97 Mg C ha-1) que n?o diferiu entre os tr?s outros sistemas. A floresta e a cana com 3 anos apresentaram maiores estoque de N, respectivamente (8,52 e 8,02 Mg N ha-1), comparada com a ?rea de cana > 25 anos (7,04 Mg N ha-1), mas n?o diferente da ?rea de pastagem (7,79 Mg N ha-1), a qual n?o diferenciou da ?rea de cana > 25 anos. Para as amostragens de gases e as perdas por volatiliza??o de NH3 o trabalho foi realizado em delineamento experimental em bloco inteiramente casualizado, com seis tratamentos: CSP - controle sem palha, FSP - fertilizante sem palha, FCP - fertilizante com palha, CCP - controle com palha, VSP - vinha?a sem palha e VCP - vinha?a com palha e com cinco repeti??es e em tr?s per?odos de amostragens correspondentes aos anos de 2010, 2011 e 2012. Os tratamentos consistiram na aplica??o de 160 m3 ha-1 de vinha?a equivalente a 59 kg N ha-1 em 2010, a 70 kg N ha-1 em 2011 e a 108 kg N ha-1 em 2012, aplica??o de ureia na dose de 52 kg N ha-1em 2010 e 100 kg N ha-1 em 2011 e 2012 e controles. A varia??o temporal dos fluxos de N2O nos tr?s anos foi 5,12 a 42,49 ?g N-N2O m2 h-1. Em 2010 n?o houve diferen?a entre tratamentos e em 2011 e 2012 seguiram a ordem FSP = FCP > CSP = CCP = VCP = VSP. Os fatores de emiss?o variaram entre 0,01 e 0,4%. Os fluxos m?dios de CH4 foram negativos. As perdas por volatiliza??o de NH3 nos tr?s anos de avalia??o foram menores que 15% e 2% para as doses de fertilizantes e vinha?a respectivamente. Os resultados sugerem que o plantio da cana-de-a??car em ?reas de pastagens de baixa produ??o n?o modifica significativamente os estoques de C e N do solo, mas alcan?am n?veis inferiores aos da floresta secund?ria (>30 anos). O uso da fertiliza??o nitrogenada induz a produ??o de N2O do solo, assim como tende a ocorrer com a aplica??o da vinha?a, e mesmo com a manuten??o da palhada, os n?veis de emiss?o s?o muito baixos para se atribuir a essas opera??es um risco de comprometimento do programa de etanol.

<p>Cilj doktorske disertacije je da poveže teorijska znanja iz oblasti<br />matematičkog modelovanja sa eksperimentalnim ispitivanjem<br />sagorevanja pšenične slame u nepokretnom sloju, u cilju formiranja<br />matematičkog modela koji će kroz računarske simulacije omogućiti<br />analizu uticaja radnih parametara (gustine sloja, količine vazduha za<br />sagorevanje) na odvijanje procesa sagorevanja, odnosno određivanje<br />brzine sagorevanja, temperaturskog profila u sloju i koncentracije<br />pojedinih gasova u sloju.<br />Takođe, kroz eksperimentalna merenja, osim validacije modela,<br />urađena je analiza i opisivanje pojava i fenomena koji se odvijaju pri<br />sagorevanju pšenične slame u nepokretnom sloju.</p> / <p>The goal of doctoral dissertation is to bring together theoretical knowledge in<br />the field of mathematical modelling and experimental investigation of wheat<br />straw combustion in fixed bed, with the aim of developing a mathematical<br />model which will, through computer simulation, enable the analysis of effects<br />of operational parameters (bed density, amount of combustion air) on the<br />combustion process, as well as the determination of burning rate, bed<br />temperature profile and concentration of certain gases in the bed.<br />Also, through experimental measurements, in addition to validating the<br />mathematical model, the analysis and description of the phenomena that<br />occurre during the combustion of wheat straw in a fixed bed, was performed.</p>