Este trabalho refere-se a utilização do modelo computacional Century que permite a simulação da dinâmica do carbono orgânico do solo (COS) quando submetido ao uso agrícola ou florestal. O modelo Century combinado com técnicas de geoprocessamento e sensoriamento remoto foi utilizado para avaliar a dinâmica espaço temporal do COS de uma pequena bacia hidrográfica rural (PBHR) localizada na encosta superior do nordeste do Rio Grande do Sul que vem sendo submetida ao cultivo de fumo desde os anos 60. Resultados deste trabalho mostraram que o maior impacto da exploração agrícola sobre o estoque original de COS ocorreu sobre a unidade de simulação da unidade de mapeamento 3 (UM 3), composta pelos solos CXvd+RRd e RRd +CXvd, utilizada com agricultura desde 1925, onde verificou-se para um período de oitenta anos um decréscimo de 60% do carbono orgânico total (COT) original do solo. Por outro lado, verificou-se que as menores alterações do COS ocorreram na unidade de simulação da unidade de mapeamento 1 (UM 1), composta pelos solos ACt1+CXvd+RRd, onde a transformação da floresta em área cultivada ocorreu no ano de 1985. Nessa unidade houve um decréscimo de 28% do COT original do solo em 20 anos de cultivo intensivo com a cultura do fumo (1985 a 2005). Nas simulações dos cenários futuros para um período de cinquenta anos (2005 a 2055), verificou-se que somente o sistema de plantio direto com rotação de fumo-aveia / milho-aveia foi capaz recuperar o conteúdo de COS das áreas cultivadas da bacia. / Century is a computerized modeling program that can be used to simulate the dynamics of soil organic carbon (SOC) under different land uses. In this study, the Century model was combined with geoprocessing and remote sensing techniques to evaluate changes in SOC over time and space in a small rural watershed on the upper slope of the Rio-Grandense plateau, in northeastern Rio Grande do Sul, Brazil. The study area has been used for tobacco cultivation since the 1960s. Results show that the greatest decline in SOC due to agriculture occurred on the simulation unit in which unit of mapping 3 (UM 3), composed for soils Dystrudept and Hapludult, has been under cultivation since 1925. In this unit, there was a 60% decrease in total organic carbon over the course of 80 years (1925-2005). The simulation unit with the least significant impact on SOC represents unit of mapping 1 (UM 1), composed for soils Paleudult, Dystrudept and Hapludult, that was converted from forest into agricultural use in 1985. This unit showed a 28% decrease in total organic carbon over 20 years of intensive cropping (1985 to 2005). Simulations of possible scenarios for the next 50 years showed that only a no-till system rotating tobacco-oats / maize-oats would be capable of restoring the SOC content of the cultivated areas of the watershed.

Com o objetivo de estudar os efeitos da aplicação no solo de lodo gerado pela ETE do Sistema Integrado de Tratamento de Efluentes Líquidos do IIIº Pólo Petroquímico (Triunfo, RS), foi iniciado em 1985 um estudo em colunas (microparcelas), com diferentes plantas de cobertura e várias taxas de adição do lodo, em sistema aberto. O experimento foi conduzido por seis anos, com cinco adições anuais de lodo, aplicando-se a quantidade total de até 624 t ha-1 na maior taxa de adição. Após esse período, as colunas de solo continuaram sendo mantidas a céu aberto, com desenvolvimento da vegetação espontânea. Em 2007/08 foram feitas amostragens de solo, correção da acidez e adubação, conforme as recomendações vigentes, e cultivados milho (Zea mays, L.), feijão preto (Phaseolus vulgaris, L) e rabanete (Raphanus sativus). As plantas apresentaram desenvolvimento normal, não sendo necessário o suprimento de adubo fosfatado nos tratamentos com adição de lodo. O teor de matéria orgânica do solo aumentou com a adição das maiores doses de lodo aplicadas. Os teores de zinco, cobre, cádmio, níquel e chumbo nas plantas situaram-se nas faixas consideradas normais em plantas cultivadas em solos não contaminados. / A microplot (soil columns) experiment to study the effects of several rates of sludge generated by the SITEL/CORSAN (the integrated wastewater treatment plant of the southern Brazilian petrochemical complex) on plants, soil and leached water was started in 1985. Sludge was applied for six years at the total rates up to 624 t ha-1 (dry matter) and the microplots maintained in an open area, and cultivated with several plant species until 1993. In the years 2007/08 the soil in the microplots was sampled for chemical analysis; liming and fertilization were conducted occording to the actual recommendations, and black beans (Phaseolus vulgaris, L), corn (Zea mays, L.), and radish (Raphanus sativus, L) were cultivated, which showed normal growth, without phosphate fertilization on the microplots with sludge application. Soil organic matter also increased on these microplots. Zinc, copper, cadmium, nickel and lead contents were in the range usually determined in plants grown on non contaminated soils.

Com o objetivo de avaliar o efeito de diferentes sistemas de culturas e doses de nitrogênio (N) nos estoques de carbono (C) e N total do solo foi realizado este estudo em um experimento de longa duração instalado em um Argissolo Vermelho na Estação Experimental Agronômica da UFRGS em Eldorado do Sul, RS. Este experimento foi instalado em 1983 sob sistema plantio direto e consta de dez sistemas de culturas (aveia+vica/ milho revolvido, aveia/milho, aveia+vica/milho+caupi, lablabe+milho, aveia+vica/ milho, guandu+lablabe, guandu+milho, pousio/milho, pangola e descoberto) e duas doses de nitrogênio (0 e 180 kg ha-1 ano-1) aplicado na cultura do milho. Foram avaliados os estoques de C e N total do solo na camada de 0 – 20 cm no ano de 2005 e estimadas as quantidades de N fixadas pelas leguminosas e perdidas do adubo nitrogenado mineral em 21 anos. Além disso, foi avaliada a quantidade de N acumulado pelo milho semeado em todas as parcelas do experimento com três doses de N no ano de 2005 e pela aveia preta cultivada em sucessão no ano de 2006. Os maiores estoques de C e N total foram encontrados nos sistemas com leguminosas e com adubação nitrogenada, entretanto esta teve menor efeito que as leguminosas no incremento dos estoques. Os sitemas com guandu e lablabe, leguminosas de verão, acumularam, em média, 13,56 Mg C ha-1 e 970 kg N ha-1 na ausência de adubação nitrogenada em relação ao início do experimento. A quantidade estimada de N fixada pelas leguminosas variou de 817 a 2092 kg ha-1, enquanto que, dos 3180 kg N ha-1 aplicados na cultura do milho em 21 anos, 1525 kg ha-1 foram perdidos do sistema solo-planta. Na safra 2005/2006 a produção de matéria seca pela parte aérea, a quantidade de N acumulado e o rendimento de grãos de milho foi maior nos sistemas de culturas com leguminosas e na dose de 180 kg N ha-1. Os maiores estoques de N total nos sistemas com leguminosas se refletiram nas maiores quantidades de N acumulado pela aveia. Os resultados encontrados neste trabalho demonstram o importante papel da leguminosas em manter e aumentar o conteúdo da matéria orgânica do solo, bem como aumentar o suprimento de N às gramíneas. / The objective of this research was to evaluate the effect of cropping systems and nitrogen fertilization on C and N accumulation in a Paleudult soil. This study was set up in a long-term experiment (22 years) at the Esperimental Station of the Federal University of Rio grande do Sul, Eldorado do Sul, Brasil, that was established in 1983 constituted by ten no-till cropping systems (oat+vetch/corn revolved, oat/corn, oat+vetch/corn+cowpea, lablab+corn, oat+vetch/corn, pigeon pea+lablab, pigeon pea+corn, fallow/corn, Digitaria and bare soil) and two N rates applied to corn as urea ( 0 and 180 kg N ha-1). To evaluate the C and N stocks in 2005 the soil was sampled in two layers down to 0,20 m depth. N fixed by legumes and N lost from fertilizer (urea) in 21 years were estimated. Moreover, N uptake by corn cultivated in all the plots with three N fertilizer rates in 2005 and N uptake by oat cultivated in succession in 2006 were evaluated. The legume cropping systems and N fertilization resulted in the greatest soil C and N stocks. The systems with lablab and pigeon pea, summer legumes, without N fertilization, increased, an average, 13,56 Mg C ha-1 and 970 kg N ha-1. Estimated N fixed varied from 817 to 2092 kg ha-1, while, from 3180 kg N ha-1 applied to corn in 21 years, 1525 kg ha-1 were lost from the soilplant system. Corn N uptake, dry mass and yield were greater in legume systems and with 180 kg N ha-1. The greatest N stocks in legume systems reflected in greatest oat N uptake. The results found in this research stresses the important role of the legumes to maintain and increase soil organic matter, as well as to increase N supply for nonlegumes crops.

O extrator Mehlich utilizado nos estados do RS e de SC para avaliar a disponibilidade de fósforo às plantas apresenta sensibilidade ao poder tampão do solo. Essa limitação é contornada, em parte, pela separação dos solos em classes de tamponamento, sendo utilizado para este fim o teor de argila. Entretanto, essa medida textural apresenta algumas limitações de ordem técnica e operacional. O objetivo do presente estudo foi avaliar a técnica do P-remanescente comparativamente à argila como índice do poder tampão em solos do estado do RS. A relação entre P-remanescente e argila foi obtida com a seleção de 200 amostras provenientes de diferentes localidades do Estado. Em 20 tipos de solos representativos foram determinados o P-remanescente, os teores de argila pelos métodos da pipeta e do hidrômetro, a capacidade máxima de adsorção de P, o Fe total e o de origem pedogênica, a dose de P2O5 necessária para aumentar 1 mg kg-1 no solo pelos métodos Mehlich-1 e 3 e o fator capacidade de fósforo. Nestes solos foram conduzidos três cultivos de milho, em que foi determinado o teor de P pelos métodos de Mehlich-1 e 3 na máxima eficiência técnica e as relações entre o P predito pelos métodos e o absorvido pelas plantas. Foram feitas análises de correlação entre P-rem e argila, e estes com atributos de solos relacionados ao poder tampão de P. A relação entre P-rem e argila foi descrita por uma função exponencial decrescente, porém o ajuste foi inadequado para se propor teores críticos para o P-rem. O índice do P-rem foi superior à argila em praticamente todas as relações feitas com os atributos relacionados ao poder tampão dos solos. Em alguns cenários, houve igualdade entre os índices, porém, em nenhum deles o P-remanescente foi inferior à argila. Com isso, ficou evidente que o P-rem é um índice mais fidedigno do poder tampão dos solos do que o teor de argila e que poderia ser usado se há a intenção de se continuar utilizando tanto o Mehlich-1 como o Mehlich-3 para estimar a disponibilidade de P do solo para as plantas nos estados RS e de SC. / The Mehlich soil extractant used in the states of Rio Grande do Sul(RS) and Santa Catarina(SC) to evaluate the availability of phosphorus for the plants is sensitive to the soil buffering power. This limitation is avoided partly by separating the soils into buffering classes, and the criterion used for this purpose is the clay content. However, this textural measure has some technical and operational limitations. The purpose of the present study was to evaluate the technique of the remaining phosphorus (P-rem) compared to clay as an index of the buffering power of the soils in RS. The P-rem and clay ratio was obtained by selecting 200 samples from different places in the state. Were determined in 20 types of representative soils the P-rem, the clay content by the pipette and hydrometer method, the maximum capacity of P adsorption, the total and pedogenic Fe contents, the dose of P2O5 needed to increase 1 mg kg-1 in the soil using the Mehlich-1 and 3 methods and the phosphorus capacity factor. In these soils in which three corn crops were grown, the P content was determined by Mehlich-1 and 3 methods at maximum technical efficiency, as well as the relations between the P predicted by the methods and that absorbed by the plants. Correlation analyses were performed between P-rem and clay, and these with the attributes of soils involving the P buffering power. The relation between P-rem and clay was described by a decreasing exponential function, but the adjustment was inadequate to propose critical contents for P-rem. The P-rem index was superior than the clay index in practically all relations done with the attributes related to the buffering power of the soils. In some scenarios, the indexes were equal, but P-rem was not lower than clay in any of them. The results showed that P-rem is an index more reliable of the soil buffering power than the clay content and could be used for establish classes of soils for Mehlich-1 and Mehlich-3 determinations of soil phosphorus.

Com o objetivo de avaliar o efeito de diferentes sistemas de culturas e doses de nitrogênio (N) nos estoques de carbono (C) e N total do solo foi realizado este estudo em um experimento de longa duração instalado em um Argissolo Vermelho na Estação Experimental Agronômica da UFRGS em Eldorado do Sul, RS. Este experimento foi instalado em 1983 sob sistema plantio direto e consta de dez sistemas de culturas (aveia+vica/ milho revolvido, aveia/milho, aveia+vica/milho+caupi, lablabe+milho, aveia+vica/ milho, guandu+lablabe, guandu+milho, pousio/milho, pangola e descoberto) e duas doses de nitrogênio (0 e 180 kg ha-1 ano-1) aplicado na cultura do milho. Foram avaliados os estoques de C e N total do solo na camada de 0 – 20 cm no ano de 2005 e estimadas as quantidades de N fixadas pelas leguminosas e perdidas do adubo nitrogenado mineral em 21 anos. Além disso, foi avaliada a quantidade de N acumulado pelo milho semeado em todas as parcelas do experimento com três doses de N no ano de 2005 e pela aveia preta cultivada em sucessão no ano de 2006. Os maiores estoques de C e N total foram encontrados nos sistemas com leguminosas e com adubação nitrogenada, entretanto esta teve menor efeito que as leguminosas no incremento dos estoques. Os sitemas com guandu e lablabe, leguminosas de verão, acumularam, em média, 13,56 Mg C ha-1 e 970 kg N ha-1 na ausência de adubação nitrogenada em relação ao início do experimento. A quantidade estimada de N fixada pelas leguminosas variou de 817 a 2092 kg ha-1, enquanto que, dos 3180 kg N ha-1 aplicados na cultura do milho em 21 anos, 1525 kg ha-1 foram perdidos do sistema solo-planta. Na safra 2005/2006 a produção de matéria seca pela parte aérea, a quantidade de N acumulado e o rendimento de grãos de milho foi maior nos sistemas de culturas com leguminosas e na dose de 180 kg N ha-1. Os maiores estoques de N total nos sistemas com leguminosas se refletiram nas maiores quantidades de N acumulado pela aveia. Os resultados encontrados neste trabalho demonstram o importante papel da leguminosas em manter e aumentar o conteúdo da matéria orgânica do solo, bem como aumentar o suprimento de N às gramíneas. / The objective of this research was to evaluate the effect of cropping systems and nitrogen fertilization on C and N accumulation in a Paleudult soil. This study was set up in a long-term experiment (22 years) at the Esperimental Station of the Federal University of Rio grande do Sul, Eldorado do Sul, Brasil, that was established in 1983 constituted by ten no-till cropping systems (oat+vetch/corn revolved, oat/corn, oat+vetch/corn+cowpea, lablab+corn, oat+vetch/corn, pigeon pea+lablab, pigeon pea+corn, fallow/corn, Digitaria and bare soil) and two N rates applied to corn as urea ( 0 and 180 kg N ha-1). To evaluate the C and N stocks in 2005 the soil was sampled in two layers down to 0,20 m depth. N fixed by legumes and N lost from fertilizer (urea) in 21 years were estimated. Moreover, N uptake by corn cultivated in all the plots with three N fertilizer rates in 2005 and N uptake by oat cultivated in succession in 2006 were evaluated. The legume cropping systems and N fertilization resulted in the greatest soil C and N stocks. The systems with lablab and pigeon pea, summer legumes, without N fertilization, increased, an average, 13,56 Mg C ha-1 and 970 kg N ha-1. Estimated N fixed varied from 817 to 2092 kg ha-1, while, from 3180 kg N ha-1 applied to corn in 21 years, 1525 kg ha-1 were lost from the soilplant system. Corn N uptake, dry mass and yield were greater in legume systems and with 180 kg N ha-1. The greatest N stocks in legume systems reflected in greatest oat N uptake. The results found in this research stresses the important role of the legumes to maintain and increase soil organic matter, as well as to increase N supply for nonlegumes crops.

Com o objetivo de estudar os efeitos da aplicação no solo de lodo gerado pela ETE do Sistema Integrado de Tratamento de Efluentes Líquidos do IIIº Pólo Petroquímico (Triunfo, RS), foi iniciado em 1985 um estudo em colunas (microparcelas), com diferentes plantas de cobertura e várias taxas de adição do lodo, em sistema aberto. O experimento foi conduzido por seis anos, com cinco adições anuais de lodo, aplicando-se a quantidade total de até 624 t ha-1 na maior taxa de adição. Após esse período, as colunas de solo continuaram sendo mantidas a céu aberto, com desenvolvimento da vegetação espontânea. Em 2007/08 foram feitas amostragens de solo, correção da acidez e adubação, conforme as recomendações vigentes, e cultivados milho (Zea mays, L.), feijão preto (Phaseolus vulgaris, L) e rabanete (Raphanus sativus). As plantas apresentaram desenvolvimento normal, não sendo necessário o suprimento de adubo fosfatado nos tratamentos com adição de lodo. O teor de matéria orgânica do solo aumentou com a adição das maiores doses de lodo aplicadas. Os teores de zinco, cobre, cádmio, níquel e chumbo nas plantas situaram-se nas faixas consideradas normais em plantas cultivadas em solos não contaminados. / A microplot (soil columns) experiment to study the effects of several rates of sludge generated by the SITEL/CORSAN (the integrated wastewater treatment plant of the southern Brazilian petrochemical complex) on plants, soil and leached water was started in 1985. Sludge was applied for six years at the total rates up to 624 t ha-1 (dry matter) and the microplots maintained in an open area, and cultivated with several plant species until 1993. In the years 2007/08 the soil in the microplots was sampled for chemical analysis; liming and fertilization were conducted occording to the actual recommendations, and black beans (Phaseolus vulgaris, L), corn (Zea mays, L.), and radish (Raphanus sativus, L) were cultivated, which showed normal growth, without phosphate fertilization on the microplots with sludge application. Soil organic matter also increased on these microplots. Zinc, copper, cadmium, nickel and lead contents were in the range usually determined in plants grown on non contaminated soils.

Este trabalho refere-se a utilização do modelo computacional Century que permite a simulação da dinâmica do carbono orgânico do solo (COS) quando submetido ao uso agrícola ou florestal. O modelo Century combinado com técnicas de geoprocessamento e sensoriamento remoto foi utilizado para avaliar a dinâmica espaço temporal do COS de uma pequena bacia hidrográfica rural (PBHR) localizada na encosta superior do nordeste do Rio Grande do Sul que vem sendo submetida ao cultivo de fumo desde os anos 60. Resultados deste trabalho mostraram que o maior impacto da exploração agrícola sobre o estoque original de COS ocorreu sobre a unidade de simulação da unidade de mapeamento 3 (UM 3), composta pelos solos CXvd+RRd e RRd +CXvd, utilizada com agricultura desde 1925, onde verificou-se para um período de oitenta anos um decréscimo de 60% do carbono orgânico total (COT) original do solo. Por outro lado, verificou-se que as menores alterações do COS ocorreram na unidade de simulação da unidade de mapeamento 1 (UM 1), composta pelos solos ACt1+CXvd+RRd, onde a transformação da floresta em área cultivada ocorreu no ano de 1985. Nessa unidade houve um decréscimo de 28% do COT original do solo em 20 anos de cultivo intensivo com a cultura do fumo (1985 a 2005). Nas simulações dos cenários futuros para um período de cinquenta anos (2005 a 2055), verificou-se que somente o sistema de plantio direto com rotação de fumo-aveia / milho-aveia foi capaz recuperar o conteúdo de COS das áreas cultivadas da bacia. / Century is a computerized modeling program that can be used to simulate the dynamics of soil organic carbon (SOC) under different land uses. In this study, the Century model was combined with geoprocessing and remote sensing techniques to evaluate changes in SOC over time and space in a small rural watershed on the upper slope of the Rio-Grandense plateau, in northeastern Rio Grande do Sul, Brazil. The study area has been used for tobacco cultivation since the 1960s. Results show that the greatest decline in SOC due to agriculture occurred on the simulation unit in which unit of mapping 3 (UM 3), composed for soils Dystrudept and Hapludult, has been under cultivation since 1925. In this unit, there was a 60% decrease in total organic carbon over the course of 80 years (1925-2005). The simulation unit with the least significant impact on SOC represents unit of mapping 1 (UM 1), composed for soils Paleudult, Dystrudept and Hapludult, that was converted from forest into agricultural use in 1985. This unit showed a 28% decrease in total organic carbon over 20 years of intensive cropping (1985 to 2005). Simulations of possible scenarios for the next 50 years showed that only a no-till system rotating tobacco-oats / maize-oats would be capable of restoring the SOC content of the cultivated areas of the watershed.

O extrator Mehlich utilizado nos estados do RS e de SC para avaliar a disponibilidade de fósforo às plantas apresenta sensibilidade ao poder tampão do solo. Essa limitação é contornada, em parte, pela separação dos solos em classes de tamponamento, sendo utilizado para este fim o teor de argila. Entretanto, essa medida textural apresenta algumas limitações de ordem técnica e operacional. O objetivo do presente estudo foi avaliar a técnica do P-remanescente comparativamente à argila como índice do poder tampão em solos do estado do RS. A relação entre P-remanescente e argila foi obtida com a seleção de 200 amostras provenientes de diferentes localidades do Estado. Em 20 tipos de solos representativos foram determinados o P-remanescente, os teores de argila pelos métodos da pipeta e do hidrômetro, a capacidade máxima de adsorção de P, o Fe total e o de origem pedogênica, a dose de P2O5 necessária para aumentar 1 mg kg-1 no solo pelos métodos Mehlich-1 e 3 e o fator capacidade de fósforo. Nestes solos foram conduzidos três cultivos de milho, em que foi determinado o teor de P pelos métodos de Mehlich-1 e 3 na máxima eficiência técnica e as relações entre o P predito pelos métodos e o absorvido pelas plantas. Foram feitas análises de correlação entre P-rem e argila, e estes com atributos de solos relacionados ao poder tampão de P. A relação entre P-rem e argila foi descrita por uma função exponencial decrescente, porém o ajuste foi inadequado para se propor teores críticos para o P-rem. O índice do P-rem foi superior à argila em praticamente todas as relações feitas com os atributos relacionados ao poder tampão dos solos. Em alguns cenários, houve igualdade entre os índices, porém, em nenhum deles o P-remanescente foi inferior à argila. Com isso, ficou evidente que o P-rem é um índice mais fidedigno do poder tampão dos solos do que o teor de argila e que poderia ser usado se há a intenção de se continuar utilizando tanto o Mehlich-1 como o Mehlich-3 para estimar a disponibilidade de P do solo para as plantas nos estados RS e de SC. / The Mehlich soil extractant used in the states of Rio Grande do Sul(RS) and Santa Catarina(SC) to evaluate the availability of phosphorus for the plants is sensitive to the soil buffering power. This limitation is avoided partly by separating the soils into buffering classes, and the criterion used for this purpose is the clay content. However, this textural measure has some technical and operational limitations. The purpose of the present study was to evaluate the technique of the remaining phosphorus (P-rem) compared to clay as an index of the buffering power of the soils in RS. The P-rem and clay ratio was obtained by selecting 200 samples from different places in the state. Were determined in 20 types of representative soils the P-rem, the clay content by the pipette and hydrometer method, the maximum capacity of P adsorption, the total and pedogenic Fe contents, the dose of P2O5 needed to increase 1 mg kg-1 in the soil using the Mehlich-1 and 3 methods and the phosphorus capacity factor. In these soils in which three corn crops were grown, the P content was determined by Mehlich-1 and 3 methods at maximum technical efficiency, as well as the relations between the P predicted by the methods and that absorbed by the plants. Correlation analyses were performed between P-rem and clay, and these with the attributes of soils involving the P buffering power. The relation between P-rem and clay was described by a decreasing exponential function, but the adjustment was inadequate to propose critical contents for P-rem. The P-rem index was superior than the clay index in practically all relations done with the attributes related to the buffering power of the soils. In some scenarios, the indexes were equal, but P-rem was not lower than clay in any of them. The results showed that P-rem is an index more reliable of the soil buffering power than the clay content and could be used for establish classes of soils for Mehlich-1 and Mehlich-3 determinations of soil phosphorus.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2013. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2013-06-14T14:02:36Z No. of bitstreams: 1 2013_PaulaTavares.pdf: 2071642 bytes, checksum: dc5f3b1ef02c162114ac1a5acfa84afd (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2013-06-17T11:16:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_PaulaTavares.pdf: 2071642 bytes, checksum: dc5f3b1ef02c162114ac1a5acfa84afd (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-17T11:16:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_PaulaTavares.pdf: 2071642 bytes, checksum: dc5f3b1ef02c162114ac1a5acfa84afd (MD5) / O solo do Cerrado brasileiro tem sido o foco de poucos estudos sobre sua diversidade microbiana. O solo é um habitat com uma grande diversidade de microrganismos e, assim, ele pode ser usado como uma fonte de enzimas industriais. A identificação de novos genes através da abordagem metagenômica, trouxe vantagens ao desenvolvimento de enzimas com novas atividades. Lipases são um importante grupo de enzimas com várias aplicações biotecnológicas nas industrias de detergente, alimentos, indústrias farmacêuticas e de biocombustível. Para isolar os genes putativos de lipase com tamanho pequeno de DNA (8 kb), foi realizado screening na biblioteca metagenômica de solo de cerrado com substrado de tributirina. A triagem funcional desta biblioteca resultou na identificação de três clones com actividade lipolitica, que foram devidamente sequenciados. Eles revelaram 4 ORFs com funções relacionadas à atividade lipolítica. Duas das enzimas lipolíticas isoladas da biblioteca de pequenos fragmentos de solo de Cerrado tiveram a sua expressão induzida em E. coli BL21 (DE3), sendo nomeadas LipWorfW e LipYorfY. As ORFs tem 1000 pb e codificam para 2 proteínas contendo 300 resíduos de aminoácidos com um peso molecular estimado de 30 kDa para a proteína LipWorfW e 33 kDa para a proteína LipYorfY e identidade com lipases verdadeiras. Resultado de gel de eletroforese SDS- PAGE demonstram a superexpressão destas enzimas. A determinação de sua atividade ideal e os parâmetros enzimáticos vao levar a uma análise bioquímica detalhada a fim de propor a utilização deste produto em aplicações de biodiesel, com foco na melhoria dos processos de produção. Considerando a aplicação potencial biotecnológico destas enzimas, este trabalho visa a seleção e caracterização de lipases três novos genes da biblioteca metagenômica de solo da savana vegetação adequadas para uso na produção de biodiesel. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The Brazilian Cerrado soil has been the focus of very few studies about its microbial diversity. Soil is a habitat with high diversity of microorganisms and thus it can be used as a source of industrial enzymes. The identification of new genes through the metagenomic approach led to the development novel enzyme activities. The advantage of directly screening for enzymatic activities from metagenome libraries is that researchers access previously unknown genes and their encoded enzymes. Lipases are an important group of relevant enzymes as they find immense biotechnologically applications in food, detergent, pharmaceutical and biofuel industries. Lipases are mainly produced by microbes, more frequently bacterial, and play a vital role in commercial ventures. To isolate putative lipase genes a small DNA size (8 Kb), Cerrado soil metagenomic libraries were screened with tributirin. The funcional screening of this library resulted in the identification of three lipase activity producing clones that were subsequently sequenced. They revealed 4 ORFs with functions related to lypolitic activity. Two lipolytic enzymes from the small DNA fragments library of Cerrado soil was isolated and their expression induced in E. coli strain BL21 (DE3), being named LipWorfW and LipYorfY. The open reading frame have 1000 pb and encodes a protein containing 300 amino acid residues with estimated molecular weight of 30 kDa for the LipWorfW protein and 33 kDa for the LipYorfY protein and strong identity with true lipases. SDS-PAGE gel electrophoresis demonstrates the overexpression of that lipase on inducing conditions. The determination of their optimal activity and enzymatic parameters will lead to more detailed biochemical analysis, in order to propose the use of this product in biodiesel applications, with focus on improvement of production processes. Considering the potential biotechnological application of these enzymes, this work aims at the selection and characterization of 3 novel lipases genes from metagenomic library from soil from savannah-like vegetation suitable for use in biodiesel production.

Com o objetivo de estudar os efeitos da aplicação no solo de lodo gerado pela ETE do Sistema Integrado de Tratamento de Efluentes Líquidos do IIIº Pólo Petroquímico (Triunfo, RS), foi iniciado em 1985 um estudo em colunas (microparcelas), com diferentes plantas de cobertura e várias taxas de adição do lodo, em sistema aberto. O experimento foi conduzido por seis anos, com cinco adições anuais de lodo, aplicando-se a quantidade total de até 624 t ha-1 na maior taxa de adição. Após esse período, as colunas de solo continuaram sendo mantidas a céu aberto, com desenvolvimento da vegetação espontânea. Em 2007/08 foram feitas amostragens de solo, correção da acidez e adubação, conforme as recomendações vigentes, e cultivados milho (Zea mays, L.), feijão preto (Phaseolus vulgaris, L) e rabanete (Raphanus sativus). As plantas apresentaram desenvolvimento normal, não sendo necessário o suprimento de adubo fosfatado nos tratamentos com adição de lodo. O teor de matéria orgânica do solo aumentou com a adição das maiores doses de lodo aplicadas. Os teores de zinco, cobre, cádmio, níquel e chumbo nas plantas situaram-se nas faixas consideradas normais em plantas cultivadas em solos não contaminados. / A microplot (soil columns) experiment to study the effects of several rates of sludge generated by the SITEL/CORSAN (the integrated wastewater treatment plant of the southern Brazilian petrochemical complex) on plants, soil and leached water was started in 1985. Sludge was applied for six years at the total rates up to 624 t ha-1 (dry matter) and the microplots maintained in an open area, and cultivated with several plant species until 1993. In the years 2007/08 the soil in the microplots was sampled for chemical analysis; liming and fertilization were conducted occording to the actual recommendations, and black beans (Phaseolus vulgaris, L), corn (Zea mays, L.), and radish (Raphanus sativus, L) were cultivated, which showed normal growth, without phosphate fertilization on the microplots with sludge application. Soil organic matter also increased on these microplots. Zinc, copper, cadmium, nickel and lead contents were in the range usually determined in plants grown on non contaminated soils.