Respirable coal mine dust (RCMD) is one of the biggest occupational health hazards. Dusty mining environments can cause life-threatening respiratory health problems for coal miners known as black lung. Over the last 20 years, the flooded bed dust scrubber (FBS) has been employed as an integral component of dust control strategies for underground continuous mining operations. These units have been shown to be effective and robust in mining environments; however, several technical challenges and knowledge gaps limit their performance and efficiency. Despite the capability of the FBS, there are numerous technical challenges that limit its performance and efficiency. In particular, the static panel filter, instrumental in most scrubber designs, is fundamentally limited in collection efficiency and causes numerous operational challenges including rapid clogging. Furthermore, the current design of the filter panel is not capable of evenly wetting the entire surface area. This allows dust-laden air to pass through the filter media and decreases the cleaning capability of the FBS. In this research, both a lab-scale and a full-scale vibration-enhanced FBS with a liquid-coated filter panel were designed, manufactured, and tested. The results confirmed that a vibration-induced filter panel enhances dust collection performance and reduces mesh clogging. In addition, laboratory-scale mesh clogging tests showed that a hydrophilic mesh provided superior clogging mitigation and better performance. Typical results from bench-scale tests showed notable improvements in dust collection efficiencies by over 6% in wet condition and over 7% in dry condition while reducing mass accumulation in the filter by almost 10% in wet condition and over 40% in dry condition. The prototype testing was less conclusive, with deviations between the static mesh and vibrating mesh depending on the mesh density and operating conditions. Nevertheless, with the highest mesh density tested (30-layer), the vibrating mesh notably outperformed the static mesh with superior collection efficiency and reduced airflow loss. The system was further analyzed to investigate the size-by-size recovery of dust particles to various endpoints in the scrubber, under both vibrating and static conditions. Results show that while a majority of the particles are recovered into the demister sump, nearly a quarter of the dust mass is recovered upstream of the screen. In addition, the data confirm that vibration prompts notable improvements to collection efficiency, particularly in the finest size class (- 2.5 micron). / Doctor of Philosophy / Coal mine dust is an unintended and unavoidable consequence of coal extraction operations that poses significant health and safety risks. The inhalation of small, respirable dust particles can cause incurable lung diseases, including silicosis and coal workers' pneumoconiosis known as black lung. To minimize occupational hazards of underground coal mine dust, the Mine Safety and Health Administration (MSHA) periodically brings legislation to the industry. The recent respirable dust rule mandates reducing the maximum allowable respirable dust concentrations in the mine environment to below 1.5 mg/m3 at the working face and below 0.5 mg/m3 at intake entries. In order to comply with these regulations, modern mining techniques utilize several dust mitigation strategies, and the flooded-bed dust scrubber (FBS) is one such technology used extensively on continuous miners. The conventional static panel filter, instrumental in most scrubber designs, however, is fundamentally limited in collection efficiencies due to a high clogging rate and a tradeoff between mesh density and airflow rate. Moreover, poorly wetted areas allow dust-laden air to pass through the filter media. To overcome these deficiencies, a novel liquid-coated vibrating mesh panel is introduced in this research. A laboratory-scale dust scrubber unit and a full-scale unit with a vibration-enhanced mesh screen panel were manufactured and employed to investigate the efficacy of the concept as compared to that of a static mesh. A series of experimental design studies were employed to determine the effective vibrational parameters, scrubber operational parameters, and the impact of mesh variations on dust collection and clogging mitigation. Optimized results from this research were also evaluated against those of a static mesh to determine performance improvement while investigating the mechanisms controlling dust collection and particle department through the scrubber system. Results from the laboratory study show that vibrating mesh conditions, higher water flow rates, and a hydrophilic mesh screen panel led to an improvement in the cleaning efficiency of the scrubber system. Compared to a static-mesh to FBS, the vibrating-mesh FBS showed a significant reduction in pressure drop across the mesh screen indicating lower air loss through the test duration. Overall, the findings confirm that vibrating mesh conditions have the ability to improve filter clogging issues while maintaining high collection efficiencies which can lead to better and healthier working conditions and prolonged operational time with less frequent maintenance. This research supports further technological advancement in mine dust mitigation technologies.

O fósforo (P) tem sido um dos fatores mais limitantes da produção agrícola em solos de exploração recente, bem como nos solos há tempo utilizados e cuja fertilidade não é mantida. Tradicionalmente, o uso de fontes de P de elevada solubilidade tem auxiliado no aumento da fertilidade desses solos proporcionando acréscimos na produtividade das culturas. No entanto, o processo de fabricação desses fertilizantes requer o uso de rochas fosfáticas com baixa quantidade de impurezas metálicas como ferro e alumínio. Essa exigência tem levado as indústrias a descartarem quantidades elevadas de resíduo fosfático, no qual se encontram os minerais do grupo da crandallita. A busca de fontes alternativas de P para a produção agrícola encontra-se dentro do contexto de aproveitamento racional de recursos minerais existentes bem como de avançar no conhecimento de condições agronômicas que maximizem sua utilização pelas plantas. Para tanto, coletaram-se amostras do rejeito da mineração de depósitos fosfáticos de importância nacional (Catalão-GO, Juquiá-SP e Tapira-MG) contendo fosfatos aluminosos do grupo da crandallita, objetivando-se avaliar a capacidade desses minerais, após tratamento térmico, em disponibilizar P para plantas em solos sob condição de inundação e de pH próximo à neutralidade e determinar sua eficiência agronômica relativa em comparação à uma fonte padrão de P, relacionando-a com as suas características químicas e mineralógicas. O material coletado foi submetido ao tratamento térmico sob diferentes temperaturas para avaliar o efeito sobre a solubilidade e transformação morfológica. O material tratado foi: (i) misturado a amostras de terra com diferentes valores de pH para avaliar o comportamento de dissolução, (ii) submetido a teste de hidrólise em solução aquosa com valores de pH distintos e (iii) avaliado como fonte de P para as culturas do arroz-de-sequeiro e arroz inundado. De acordo com os resultados obtidos, concluiu-se que: (i) o tratamento térmico dos fosfatos aluminosos do grupo da crandallita com temperaturas ao redor de 500 ºC aumenta sua solubilidade em solução de citrato neutro de amônio e promove modificações na estrutura cristalina dos minerais, (ii) a liberação de P desses minerais é bastante reduzida em solução aquosa com valores de pH entre 4 e 8, (iii) a dissolução dos fosfatos aluminosos do grupo da crandallita calcinados em condição de solo é maior quando o valor de pH está próximo à neutralidade, comparado ao levemente ácido e (iv) que a adição dessas fontes de P ao solo promoveu resposta significativa na produção de matéria seca, na quantidade de P acumulado pela parte aérea das plantas e no rendimento de grãos de plantas de arroz-de-sequeiro e inundado, contudo não tão eficiente quanto a fonte padrão de P. / Phosphorus (P) has been one of the most limiting factors for crop production in recent cultivated soils as well as in old cropped soils in which fertility is not maintained. Traditionally, the application of high solubility P sources has helped to raise soil fertility providing increase of crop yield. However, the manufacturing process of water-soluble P fertilizers requires the use of phosphate rocks with low quantity of metal impurities as iron and aluminum. This requirement has forced the fertilizer industry to discard great amounts of phosphate residue, in which the aluminous phosphates of the crandallite group can be found. Searching alternative P sources for crop production meets the context of rational use of existing mineral resources as well as move forward on the knowledge of agronomic conditions to maximize P uptake by plants. Therefore, samples of the mine residue from phosphate deposits of great relevance (Catalão-GO, Juquiá-SP e Tapira-MG) with aluminous phosphates of the crandallite group were collected and thermal treated, aiming to evaluate their ability to provide P to plants in soils under flooding condition and with pH around neutrality, to determine their relative agronomic effectiveness compared to a standard P source, and relate it with their chemical and mineralogical properties. The material collected was submitted to a thermal treatment under different temperatures to evaluate its effect on solubility and morphology. Treated material was (i) mixed to soil samples with different pH values to evaluate its dissolution, (ii) submitted to a hydrolysis test in aqueous solution with distinct pH values, and (iii) evaluated as a P source to upland rice and flooded rice. According to the obtained results, it was concluded that: (i) the thermal treatment of aluminous phosphates of the crandallite group with temperatures around 500 ºC increase its solubility in neutral ammonium citrate solution and cause alterations on the crystalline structure of minerals, (ii) P released from these mineral is very low in aqueous solution with pH ranging from 4 to 8, (iii) dissolution of aluminous phosphates of the crandallite group under soil conditions is higher when soil pH is around neutrality, compared to low acidity, and (iv) the addition of these P sources to soil significantly increased dry matter yield, P uptake by plants, and grain yield of upland rice and flooded rice, however not as much as for the standard P source.

O fósforo (P) tem sido um dos fatores mais limitantes da produção agrícola em solos de exploração recente, bem como nos solos há tempo utilizados e cuja fertilidade não é mantida. Tradicionalmente, o uso de fontes de P de elevada solubilidade tem auxiliado no aumento da fertilidade desses solos proporcionando acréscimos na produtividade das culturas. No entanto, o processo de fabricação desses fertilizantes requer o uso de rochas fosfáticas com baixa quantidade de impurezas metálicas como ferro e alumínio. Essa exigência tem levado as indústrias a descartarem quantidades elevadas de resíduo fosfático, no qual se encontram os minerais do grupo da crandallita. A busca de fontes alternativas de P para a produção agrícola encontra-se dentro do contexto de aproveitamento racional de recursos minerais existentes bem como de avançar no conhecimento de condições agronômicas que maximizem sua utilização pelas plantas. Para tanto, coletaram-se amostras do rejeito da mineração de depósitos fosfáticos de importância nacional (Catalão-GO, Juquiá-SP e Tapira-MG) contendo fosfatos aluminosos do grupo da crandallita, objetivando-se avaliar a capacidade desses minerais, após tratamento térmico, em disponibilizar P para plantas em solos sob condição de inundação e de pH próximo à neutralidade e determinar sua eficiência agronômica relativa em comparação à uma fonte padrão de P, relacionando-a com as suas características químicas e mineralógicas. O material coletado foi submetido ao tratamento térmico sob diferentes temperaturas para avaliar o efeito sobre a solubilidade e transformação morfológica. O material tratado foi: (i) misturado a amostras de terra com diferentes valores de pH para avaliar o comportamento de dissolução, (ii) submetido a teste de hidrólise em solução aquosa com valores de pH distintos e (iii) avaliado como fonte de P para as culturas do arroz-de-sequeiro e arroz inundado. De acordo com os resultados obtidos, concluiu-se que: (i) o tratamento térmico dos fosfatos aluminosos do grupo da crandallita com temperaturas ao redor de 500 ºC aumenta sua solubilidade em solução de citrato neutro de amônio e promove modificações na estrutura cristalina dos minerais, (ii) a liberação de P desses minerais é bastante reduzida em solução aquosa com valores de pH entre 4 e 8, (iii) a dissolução dos fosfatos aluminosos do grupo da crandallita calcinados em condição de solo é maior quando o valor de pH está próximo à neutralidade, comparado ao levemente ácido e (iv) que a adição dessas fontes de P ao solo promoveu resposta significativa na produção de matéria seca, na quantidade de P acumulado pela parte aérea das plantas e no rendimento de grãos de plantas de arroz-de-sequeiro e inundado, contudo não tão eficiente quanto a fonte padrão de P. / Phosphorus (P) has been one of the most limiting factors for crop production in recent cultivated soils as well as in old cropped soils in which fertility is not maintained. Traditionally, the application of high solubility P sources has helped to raise soil fertility providing increase of crop yield. However, the manufacturing process of water-soluble P fertilizers requires the use of phosphate rocks with low quantity of metal impurities as iron and aluminum. This requirement has forced the fertilizer industry to discard great amounts of phosphate residue, in which the aluminous phosphates of the crandallite group can be found. Searching alternative P sources for crop production meets the context of rational use of existing mineral resources as well as move forward on the knowledge of agronomic conditions to maximize P uptake by plants. Therefore, samples of the mine residue from phosphate deposits of great relevance (Catalão-GO, Juquiá-SP e Tapira-MG) with aluminous phosphates of the crandallite group were collected and thermal treated, aiming to evaluate their ability to provide P to plants in soils under flooding condition and with pH around neutrality, to determine their relative agronomic effectiveness compared to a standard P source, and relate it with their chemical and mineralogical properties. The material collected was submitted to a thermal treatment under different temperatures to evaluate its effect on solubility and morphology. Treated material was (i) mixed to soil samples with different pH values to evaluate its dissolution, (ii) submitted to a hydrolysis test in aqueous solution with distinct pH values, and (iii) evaluated as a P source to upland rice and flooded rice. According to the obtained results, it was concluded that: (i) the thermal treatment of aluminous phosphates of the crandallite group with temperatures around 500 ºC increase its solubility in neutral ammonium citrate solution and cause alterations on the crystalline structure of minerals, (ii) P released from these mineral is very low in aqueous solution with pH ranging from 4 to 8, (iii) dissolution of aluminous phosphates of the crandallite group under soil conditions is higher when soil pH is around neutrality, compared to low acidity, and (iv) the addition of these P sources to soil significantly increased dry matter yield, P uptake by plants, and grain yield of upland rice and flooded rice, however not as much as for the standard P source.

Diss. (sammanfattning) Uppsala : Sveriges lantbruksuniv., 2006. / Härtill 4 uppsatser.

Compreender os mecanismos que causam variações espaço-temporais na diversidade biológica é uma das principais atribuições da ecologia. A teoria clássica de nicho prediz que o gradiente ambiental e sua complexidade mediam processos cruciais na estruturação das assembléias locais, permitindo a coexistência das espécies. A associação entre fatores espaciais e ambientais e diversidade inventário e diversidade diferenciação de mamíferos Neotropicais, tem sido usualmente investigada por estudos de resolução grosseira. Assim, o efeito do gradiente ambiental em resolução fina, ainda é praticamente desconhecido. Neste trabalho, eu investiguei os efeitos de processos ambientais, espaciais e ambientais espacialmente estruturados sobre a diversidade α e β de mamíferos, em uma área de aproximadamente de 1.100,42 km2 no norte do Pantanal, a maior área úmida contínua do planeta. Utilizei um método de análise espacial chamado Análise de Coordenadas Principais de Matrizes Vizinhas e modelos lineares para descrever as contribuições desses processos. Os resultados demostram que fatores ambientais e espaciais, em conjunto, são mais importantes do que os efeitos independentes de cada fator, tanto para a diversidade α quanto para a β. O modelo completo explicou 18% da variação na diversidade α e 41% da variação na diversidade β. A diversidade β estimada foi negativamente relacionada com a diversidade α estimada. A diversidade β observada foi positivamente relacionada com a variação da estrutura de habitas entre sítios, embora o modelo tenha explicado uma porcentagem pequena da variação total. Os dados sugerem que embora os grandes mamíferos neotropicais sejam considerados espécies generalistas, eles não ocorrem de forma homogênea ao longo do gradiente, criado pelo mosaico da paisagem pantaneira, e que o papel da variação de nicho espacial é fundamental para manter a riqueza específica em nível regional. / Comprehending the mechanism that causes spatial-temporal variation in biological diversity is at the core of ecological inquiry. Classical niche theory states that environmental gradient and complexity mediate crucial processes that structure local assemblages, allowing species to co-exist. The association between spatial and environmental factors and mammalian inventory or differentiation diversity in the Neotropics, has been usually investigated by coarse grain studies, thus the effect of fine grain effects on mammalian diversity still largely unappreciated. In this paper, I investigated the effects of environmental, spatial, and spatially structured environmental processes on mammalian α- and β-diversity in an area of approximately 1,100.42 km2 in the northern Pantanal, the largest continuous wetland on Earth. I used a spatial analysis method called Principal Coordinates of Neighbor Matrices analysis and linear models to depict the contributions of these processes. The results show that environmental and spatial factors, jointly, are more important than the independent effects of each factor for both, α- and β-diversity. The full model accounted for 18% of the variation in α- diversity and 41% of the variation in β-diversity. Estimated β-diversity decreased with estimated α-diversity. Observed β-diversity increased with site distinctness, although the model had a poor fit and explained a small amount of the total variance. My data suggests that although most large Neotropical mammals are broadly distributed and considered plastic species, they do not occur homogeneously across the landscape, and that the role of spatial niche is critical to maintain species richness at the landscape level.

Em solos alagados, o amônio é a forma nitrogenada mais estável, ao contrário do nitrato, que é rapidamente perdido por desnitrificação. Por isso, pouca importância é dada ao nitrato como fonte de N para o arroz em solos alagados. Entretanto, a nitrificação na rizosfera e na superfície do solo pode fornecer nitrato para o arroz. Este trabalho, constituído por três estudos, cada um com dois experimentos, foi realizado para avaliar a importância dessas duas formas na absorção de nitrogênio e no desenvolvimento de genótipos de arroz. No Estudo 1, avaliou-se o efeito de proporções de amônio e nitrato, em solução nutritiva, na morfologia do sistema radicular, na absorção de nitrogênio e no desenvolvimento de genótipos de arroz. No Estudo 2, avaliou-se uma metodologia para avaliar a formação de aerênquima, liberação de oxigênio na raiz e sua relação com a oxidação de ferro. No Estudo 3, avaliou-se a relação entre a disponibilidade de nitrato em solo e solução nutritiva, e a expressão gênica de OsNRTs. O efeito combinado de amônio e nitrato promoveu melhor crescimento do arroz em relação às fontes isoladas e indica que o nitrato é fonte importante de nitrogênio para essa cultura. As fontes isoladas podem causar toxidez às plantas. A metodologia testada para obter ambiente de hipoxia foi eficiente por retirar o oxigênio livre, e estabelece uma relação entre a porosidade da raiz e a formação de placa férrica, possibilitando diferenciar genótipos quanto à capacidade de liberar oxigênio para a rizosfera. A detecção de nitrato no solo alagado e na seiva do xilema, aliados à expressão dos genes OsNRTs, de forma diferenciada entre genótipos de arroz, demonstram que o nitrato é uma fonte importante de suprimento de nitrogênio e para o arroz irrigado por inundação. / In flooded soils, ammonium is the stable nitrogen form, while nitrate is lost by denitrification. As result, little importance is given to nitrate as nitrogen source for rice in flooded soils. However, nitrification processes in rhizosphere zone and at soil surface can furnish nitrogen as nitrate for flooded rice. This research was conducted, as three studies, each one by two experiments, to evaluate the importance of each, ammonium and nitrate forms, for nitrogen nutrition and development of rice genotypes. In Study 1, the effect of different proportions of such nitrogen forms, in nutrient solution, on root morphology, nitrogen uptake and rice development were evaluated. In Study 2, a methodology to verify aerenchyma formation, oxygen release and iron plaque formation at root surface was tested. In Study 3, the relation among nitrate availability, in soil and nutrient solution, and OsNRTs gene expression was evaluated. The effect of combined, ammonium and nitrate forms provide better rice growth than each single nitrogen form, and indicate that nitrate is an important nitrogen source to rice. Ammonium and nitrate alone are toxic for rice plants. The proposed methodology to obtain hypoxia environment was efficient to extract free oxygen, and made possible to obtain a relationship of root porosity with iron plaque formation, and to differentiate rice genotypes as the capacity to release oxygen to rhizosphere. The presence of nitrate in flooded soil and in xylem sap, together with OsNRTs gene expression, that is different among rice genotypes, indicate that nitrate is an important nitrogen supply form for flooded rice.

Compreender os mecanismos que causam variações espaço-temporais na diversidade biológica é uma das principais atribuições da ecologia. A teoria clássica de nicho prediz que o gradiente ambiental e sua complexidade mediam processos cruciais na estruturação das assembléias locais, permitindo a coexistência das espécies. A associação entre fatores espaciais e ambientais e diversidade inventário e diversidade diferenciação de mamíferos Neotropicais, tem sido usualmente investigada por estudos de resolução grosseira. Assim, o efeito do gradiente ambiental em resolução fina, ainda é praticamente desconhecido. Neste trabalho, eu investiguei os efeitos de processos ambientais, espaciais e ambientais espacialmente estruturados sobre a diversidade α e β de mamíferos, em uma área de aproximadamente de 1.100,42 km2 no norte do Pantanal, a maior área úmida contínua do planeta. Utilizei um método de análise espacial chamado Análise de Coordenadas Principais de Matrizes Vizinhas e modelos lineares para descrever as contribuições desses processos. Os resultados demostram que fatores ambientais e espaciais, em conjunto, são mais importantes do que os efeitos independentes de cada fator, tanto para a diversidade α quanto para a β. O modelo completo explicou 18% da variação na diversidade α e 41% da variação na diversidade β. A diversidade β estimada foi negativamente relacionada com a diversidade α estimada. A diversidade β observada foi positivamente relacionada com a variação da estrutura de habitas entre sítios, embora o modelo tenha explicado uma porcentagem pequena da variação total. Os dados sugerem que embora os grandes mamíferos neotropicais sejam considerados espécies generalistas, eles não ocorrem de forma homogênea ao longo do gradiente, criado pelo mosaico da paisagem pantaneira, e que o papel da variação de nicho espacial é fundamental para manter a riqueza específica em nível regional. / Comprehending the mechanism that causes spatial-temporal variation in biological diversity is at the core of ecological inquiry. Classical niche theory states that environmental gradient and complexity mediate crucial processes that structure local assemblages, allowing species to co-exist. The association between spatial and environmental factors and mammalian inventory or differentiation diversity in the Neotropics, has been usually investigated by coarse grain studies, thus the effect of fine grain effects on mammalian diversity still largely unappreciated. In this paper, I investigated the effects of environmental, spatial, and spatially structured environmental processes on mammalian α- and β-diversity in an area of approximately 1,100.42 km2 in the northern Pantanal, the largest continuous wetland on Earth. I used a spatial analysis method called Principal Coordinates of Neighbor Matrices analysis and linear models to depict the contributions of these processes. The results show that environmental and spatial factors, jointly, are more important than the independent effects of each factor for both, α- and β-diversity. The full model accounted for 18% of the variation in α- diversity and 41% of the variation in β-diversity. Estimated β-diversity decreased with estimated α-diversity. Observed β-diversity increased with site distinctness, although the model had a poor fit and explained a small amount of the total variance. My data suggests that although most large Neotropical mammals are broadly distributed and considered plastic species, they do not occur homogeneously across the landscape, and that the role of spatial niche is critical to maintain species richness at the landscape level.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The cultivation of flooded rice in Rio Grande do Sul (RS) does not always respond to potassium (K) fertilization, even when the availability is considered low or medium. Other K forms not estimated by the method of analysis (Mehlich-1) are contributing to the supply to plants. The aim of this work was to study the mineralogy and the potential release K in paddy soils from RS. The experiment was carried out in laboratory, using samples from 15 lowland soils of 13 municipalities of RS, produce with flooded rice. The K extraction was done using the following methods: ammonium acetate, sodium tetraphenyl borate (NaTFB) and hydrofluoric acid (HF). In some samples, selected by the content of total K, the minerals present in these soils were identified by X-ray diffraction (XRD) analysis. To assess the potential release of nonexchangeable K NaTFB was used with times of reaction from 1 up to 96 hours (contact soil / extraction solution). On this way, the XRD was used to verify the possible changes in the mineralogy after NaTFB contact with the soil. There was a wide variation in K among the soils and in the levels of nonexchangeable K extracted in different times of reaction, that probably reflect on the K availability to plants. Soils with low or medium levels of K total showed similar caly minerals and the soils with high K total level contained illite reflects. Besides, only the Santa Maria and Caçapava do Sul soils, which had high nonexchengeable K, the mineralogy of the illite present in the clay fraction was affected by NaTFB extractor with 24 hours of contact. / A cultura do arroz irrigado por alagamento no Rio Grande do Sul (RS) nem sempre responde à aplicação de potássio (K), mesmo quando o solo se encontra com teor disponível considerado baixo ou médio. Outras formas de K não estimadas pelo método de análise (Mehlich-1) podem estar contribuindo para o suprimento às plantas. O objetivo desse trabalho foi estudar a mineralogia e o potencial de liberação de K em solos de várzea do RS. O experimento foi desenvolvido em laboratório, sendo utilizadas amostras de 15 solos de várzea de 13 municípios do RS produtores de arroz irrigado por alagamento. Nos solos foi realizada a extração de K pelos métodos: acetato de amônio, tetrafenil borato de sódio - NaTFB e ácido fluorídrico HF. Em algumas amostras, selecionadas pelo teor de K extraído por HF (K total), os minerais presentes nesses solos foram identificados por meio de análise de difração de raios-X (DRX). Para avaliação do potencial de liberação de K não trocável foi usado o NaTFB com intervalos de tempo de 1 até 96 horas de contato solo/solução extratora. Da mesma forma, foi usado a DRX para verificar possível alteração da mineralogia após o contato do NaTFB com o solo. Houve grande variação dos teores de K total entre os solos de várzea do RS, assim como nos teores de K não trocável extraídos nos diferentes intervalos de tempo, com provável reflexo na disponibilidade às plantas. Os solos que continham teores baixos ou médios de K total apresentaram argilominerais semelhantes e sem K na estrutura, enquanto os que continham altos teores de K total apresentaram reflexos de ilita. Nos solos de Santa Maria e Caçapava do Sul, os quais continham alto K não trocável, a mineralogia da fração argila foi afetada pelo extrator NaTFB com 24 horas de contato.

Em solos alagados, o amônio é a forma nitrogenada mais estável, ao contrário do nitrato, que é rapidamente perdido por desnitrificação. Por isso, pouca importância é dada ao nitrato como fonte de N para o arroz em solos alagados. Entretanto, a nitrificação na rizosfera e na superfície do solo pode fornecer nitrato para o arroz. Este trabalho, constituído por três estudos, cada um com dois experimentos, foi realizado para avaliar a importância dessas duas formas na absorção de nitrogênio e no desenvolvimento de genótipos de arroz. No Estudo 1, avaliou-se o efeito de proporções de amônio e nitrato, em solução nutritiva, na morfologia do sistema radicular, na absorção de nitrogênio e no desenvolvimento de genótipos de arroz. No Estudo 2, avaliou-se uma metodologia para avaliar a formação de aerênquima, liberação de oxigênio na raiz e sua relação com a oxidação de ferro. No Estudo 3, avaliou-se a relação entre a disponibilidade de nitrato em solo e solução nutritiva, e a expressão gênica de OsNRTs. O efeito combinado de amônio e nitrato promoveu melhor crescimento do arroz em relação às fontes isoladas e indica que o nitrato é fonte importante de nitrogênio para essa cultura. As fontes isoladas podem causar toxidez às plantas. A metodologia testada para obter ambiente de hipoxia foi eficiente por retirar o oxigênio livre, e estabelece uma relação entre a porosidade da raiz e a formação de placa férrica, possibilitando diferenciar genótipos quanto à capacidade de liberar oxigênio para a rizosfera. A detecção de nitrato no solo alagado e na seiva do xilema, aliados à expressão dos genes OsNRTs, de forma diferenciada entre genótipos de arroz, demonstram que o nitrato é uma fonte importante de suprimento de nitrogênio e para o arroz irrigado por inundação. / In flooded soils, ammonium is the stable nitrogen form, while nitrate is lost by denitrification. As result, little importance is given to nitrate as nitrogen source for rice in flooded soils. However, nitrification processes in rhizosphere zone and at soil surface can furnish nitrogen as nitrate for flooded rice. This research was conducted, as three studies, each one by two experiments, to evaluate the importance of each, ammonium and nitrate forms, for nitrogen nutrition and development of rice genotypes. In Study 1, the effect of different proportions of such nitrogen forms, in nutrient solution, on root morphology, nitrogen uptake and rice development were evaluated. In Study 2, a methodology to verify aerenchyma formation, oxygen release and iron plaque formation at root surface was tested. In Study 3, the relation among nitrate availability, in soil and nutrient solution, and OsNRTs gene expression was evaluated. The effect of combined, ammonium and nitrate forms provide better rice growth than each single nitrogen form, and indicate that nitrate is an important nitrogen source to rice. Ammonium and nitrate alone are toxic for rice plants. The proposed methodology to obtain hypoxia environment was efficient to extract free oxygen, and made possible to obtain a relationship of root porosity with iron plaque formation, and to differentiate rice genotypes as the capacity to release oxygen to rhizosphere. The presence of nitrate in flooded soil and in xylem sap, together with OsNRTs gene expression, that is different among rice genotypes, indicate that nitrate is an important nitrogen supply form for flooded rice.

Orientador: Claudio Angelo Agostinho / Banca: Marta Verardino de Stéfani / Banca: Pedro de Magalhães Padilha / Resumo: Essa pesquisa teve por objetivo avaliar o efeito da frequência alimentar no desempenho produtivo da rã-touro (Lithobates catesbeianus) e determinar os coeficientes de disponibilidade de cálcio e fósforo e o coeficiente de digestibilidade da proteína da ração. Foram testadas três frequências de alimentação (6, 24 e 46 refeições/dia) em delineamento inteiramente casualizado com quatro repetições. Foram utilizadas rãs com peso médio de 70,59 ± 1,05 g, distribuídas em 12 baias de recria com piso alagado localizadas dentro de uma estufa. A ração foi fornecida por meio de alimentadores automáticos. Para determinação da digestibilidade da proteína e disponibilidade de cálcio e fósforo utilizou-se a sílica (SiO2) como marcador interno. O melhor crescimento foi observado com a maior frequência de alimentação aos 20, 40 e 60 dias. Ao final do experimento, as frequências de 6, 24 e 46 refeições/dia proporcionaram valores de conversão alimentar aparente de 2,31; 1,88 e 1,20, respectivamente. As diferentes frequências de alimentação não influenciaram na digestibilidade aparente da proteína e na disponibilidade aparente do cálcio e fósforo da ração fornecida para a rã-touro. Recomenda-se a alimentação de rã-touro em alta frequência (46 refeições/dia) / Abstract: This study aimed to evaluate the effect of feeding frequency in the productive performance of bullfrogs (Lithobates catesbeianus) and to determine the availability coefficients of calcium and phosphorous and the digestibility coefficient of protein contained in diet. Three feeding frequencies were tested (6, 24 and 46 meals/day) in a randomized completely design, with four repetitions. Bullfrogs were used with mean weight of 70.59 ± 1.05 g, distributed in 12 frog production stalls with flooded floor. The diet was supplied through automatic feeders. For determination of protein digestibility contained in diet and calcium and phosphorous availability used the silica (SiO2) as internal marker. The best growth was obtained using the largest feeding frequency during 20, 40 and 60 days. At the end of the experiment, the frequencies of 6, 24 and 46 meals/day provided values of apparent feed conversion ranged from 2.31; 1.88 and 1.20, respectively. The different feeding frequencies didn't influence in the apparent digestibility of the protein and about the apparent availability of calcium and phosphorous contained in diet supplied for the bullfrogs. It is recommended high feeding frequency (46 meals/day) for the bullfrogs / Mestre