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A compreensão e a quantificação do impacto dos sistemas de uso e manejo nos teores de C orgânico do solo (COS) e em propriedades físicas são fundamentais para o desenvolvimento de sistemas agrícolas sustentáveis. O objetivo deste trabalho foi avaliar alterações em alguns atributos físicos e COS de um Latossolo Vermelho da região noroeste do Paraná sob diferentes sistemas de uso e manejo: mata nativa, pastagem e as culturas de mandioca e de cana-de-açúcar. Foram coletadas amostras deformadas para determinação da textura, da densidade de partículas, do ensaio de Proctor normal e dos teores de matéria orgânica; e amostras indeformadas, para determinação da densidade do solo (Ds) e porosidade do solo. Os resultados indicaram que os sistemas de manejo estudados induziram alterações nos atributos físicos do solo em relação à mata nativa, o que foi verificado pelos maiores valores de Ds, densidade relativa do solo e densidade máxima do solo e menores valores de macroposidade, porosidade total, COS e estoque de C do solo, na seguinte ordem crescente: pastagem, mandioca e cana-de-açúcar. Contudo, as áreas não são consideradas fisicamente degradadas. Os valores de densidade máxima do solo foram de 1,91, 1,93, 2,00 e 2,03 Mg m-3, e os de estoque de C do solo, de 17,8, 16,6, 12,8 e 12,1 Mg ha-1, para mata nativa, pastagem, mandioca e cana-de-açúcar, respectivamente. Understanding and quantifying the impact of land use and soil management on soil organic carbon (SOC) levels and physical properties is essential for the development of a sustainable agriculture. The purpose of this study was to evaluate some physical properties and SOC of an Oxisol in the Northwest of the state of Paraná, under different use and soil management systems, i.e., under native forest, pasture, cassava, and sugarcane. Disturbed soil samples were collected for particle size, particle density, proctor and organic carbon analyses and undisturbed samples (rings) to determine bulk density (Ds) and soil porosity. Results indicated that the land use and management systems induced changes in the soil physical properties in comparison to native forest. This was inferred from the higher values of soil Ds, maximum bulk density, and relative bulk density, and the lower values of macroporosity, total porosity, SOC and soil carbon stock, in the following growing order: pasture, cassava and sugarcane. However, the areas are not considered physically degraded.

Orientador: Prof. Dr. Marcos Rafael Nanni Dissertação (mestrado em agronomia) - Universidade Estadual de Maringá, 2020 RESUMO: O sensoriamento remoto tem ganho destaque na agricultura, uma vez que suas técnicas e modelagem de dados têm sido aplicadas com o intuito de detectar deficiências nutricionais em plantas a partir de seu espectro de reflectância, coletado por sensores multiespectrais e hiperespectrais, além de gerar estimativas de parâmetros biofísicos de culturas. A utilização de veículo aéreo não tripulado (VANT) como ferramenta de monitoramento de lavouras e coleta de dados têm sido mundialmente reconhecida, os avanços recentes na tecnologia computacional, desenvolvimento de software, materiais mais leves, sistemas globais de navegação, sofisticados sensores e a miniaturização estão entre os motivos do crescente uso desta ferramenta tanto no Brasil, como no mundo. O objetivo deste trabalho foi avaliar aplicações e caracterizar dados espectrais da cultura de milho segunda safra cultivado sob diferentes doses de adubo fosfatado, a partir da coleta destes dados com os sensores hiperespectral a nível de campo e câmeras multiespectrais acopladas a VANT. Foram realizados dois experimentos em delineamento de blocos casualizados (DBC), constituído por cinco tratamentos, compostos por diferentes doses de adubo fosfatado (0, 30, 60, 120 e 240 kg ha-1 P2O5) e quatro repetições, aplicados em cultura de milho segunda safra. Os experimentos foram diferenciados pela fonte de adubo fosfatado utilizada (monoamônio fosfato para experimento 1 e superfosfato simples para o experimento 2). Os tratamentos foram aplicados no sulco de plantio e utilizado o sistema de plantio direto. Os dados espectrais foram coletados pelo espectrorradiômetro Fieldspec 3 Jr., aos 30, 37, 53, 66, 73, 80, 92 e 99 DAE e pelas câmeras multiespectrais aos 37, 53, 66, 73, 80 e 92 DAE. Foram avaliados a caracterização da curva espectral do milho a partir dos tratamentos aplicados; desempenho dos índices de vegetação NDVI, GNDVI, RNIR, GNIR, RVI e GRVI, na distinção dos diferentes níveis nutricionais impostos a cultura; modelos discriminantes lineares elaborados a partir dos dados espectrais obtidos pelo espectrorradiômetro na discriminação e classificação de indivíduos; e modelos de PLSR elaborados a partir dos dados espectrais obtidos pelo espectrorradiômetro na predição de fósforo foliar e produtividade da cultura. A partir dos resultados obtidos, pôde-se concluir que o comportamento espectral da cultura de milho segunda safra apresenta diferenças de acordo com os níveis de nutrição da planta promovidos por adubo fosfatado, no qual é possível distinguir plantas sob severa deficiência nutricional de fósforo das plantas bem nutridas por doses maiores do fertilizante; quanto a utilização da técnica multivariada de análise discriminante linear, o modelo apresentou boa qualidade, caracterizada por um erro médio condizente as particularidades da interação do fertilizante com solo e planta; já os índices de vegetação demonstraram habilidade para distinguir tratamentos com deficiência nutricional dos tratamentos cujas planta encontravam-se bem nutridas, porém, pouca sensibilidade para diferenciar os tratamentos compostos maiores doses de adubo; a modelagem dos dados de reflectância espectral, a partir da técnica PLSR, apresentaram potencial para predição de fósforo foliar e produtividade ABESTRACT: Remote sensing has highlighted in agriculture, since its techniques and data modeling were applied in order to detect plants nutritional deficiencies from their reflectivity spectrum, collected by multispectral and hyperspectral sensors, besides its generate estimate crops biophysical parameters. The use of unmanned aerial vehicle (UAV) as a tool for crop monitoring and data collection, have been recognized worldwide, recent advances in computing technology, software development, lighter materials, global navigation systems, sophisticated sensors and miniaturization are among the reasons for the growing use of this tool in Brazil and other counties. The objective of this work was to evaluate applications and characterize spectral data of second-crop corn cultivated in different phosphate fertilizer doses, from this data collection with field-level hyperspectral sensors and multispectral cameras coupled to UAV. Two experiments were carried out in randomized block design (RBD), consisting of five treatments, composed of different phosphate fertilizer doses (0, 30, 60, 120 e 240 kg ha-1 P2O5), and four repetitions, applied to corn. The experiments were differentiated by the phosphate fertilizer source used (monoammonium phosphate for experiment 1 and simple superphosphate for experiment 2). The treatments were applied in the planting furrow and was used the no-till system. Spectral data were collected by the Fieldspec 3 Jr. spectroradiometer at 30, 37, 53, 66, 73, 80, 92 and 99 DAE and by multispectral cameras at 37, 53, 66, 73, 80 and 92 DAE. The spectral curve characterization of corn was evaluated from the treatments applied; performance of NDVI, GNDVI, RNIR, GNIR, RVI and GRVI vegetation indices, in distinguishing the different nutritional levels imposed on culture; linear discriminant models elaborated from the spectral data obtained by the spectroradiometer in the discrimination and classification of individuals; and PLSR models elaborated from spectral data obtained by spectroradiometer in the prediction of leaf phosphorus and crop productivity. From the results obtained, it was concluded that the spectral behavior of the second-crop corn differs according to the plant nutrition levels promoted by phosphate fertilizer, where it is possible to distinguish plants under severe nutritional phosphorus deficiency from plants well nourished by higher doses of fertilizer; regarding the use of the multivariate technique of linear discriminant analysis, the model showed good quality, characterized by a medium error consistent with the particularities of the fertilizer interaction with soil and plant; the vegetation indexes demonstrated the ability to distinguish treatments with nutritional deficiency from treatments whose plants were well nourished, however, the modeling of spectral reflectance data, using the PLSR technique, showed potential for predicting leaf phosphorus and productivity

Orientador: Prof. Dr. Marcelo Augusto Batista Coorientador: Prof. Dr. Tadeu Takeyoshi Inoue Tese (doutorado em agronomia) - Universidade Estadual de Maringá, 2019

Orientador: Prof. Dr. Antonio Carlos Saraiva da Costa Tese (doutorado em agronomia) - Universidade Estadual de Maringá, 2018 RESUMO: O Brasil ocupa posição mundial expressiva na exploração e beneficiamento de uma gama de minerais metálicos, colocando-se seguramente entre os seis mais importantes países mineradores do mundo. O estado do Paraná detém uma reserva de 99,1 mil toneladas de chumbo a ser explorada. A atividade industrial da mineração de metais pesados na região de Adrianópolis - PR exerceu expressiva fonte de contaminação dos recursos naturais, dado que os metais pesados tendem a se acumular no sistema natural, tornando o ambiente inapropriado para atividades humanas. Os resíduos oriundos da extração de metais pesados, depositados em diferentes ambientes da área de mineração apresentam potencial de contaminação dos solos e plantas que estão aos arredores da mineradora. Portanto, este capítulo teve como objetivo caracterizar os atributos químicos e mineralógicos dos resíduos e a sua disponibilidade de Pb e Zn às plantas presentes na área de mineração. Os resultados permitiram observar que os resíduos apresentam 75% da granulometria maior que 0,50 mm, porém a fração inferior a esse tamanho de partícula detém teores mais elevados de Pb, com valor médio de 163.188 mg kg-1 de Pb. Já o resíduo depositado em aterro o comportamento é inverso, dado pelo processo de iluviação de partículas da camada de solo depositada. Também pode-se observar que quando ocorre maior concentração total de Pb no resíduo, maiores são as concentrações de Zn, Cu, Ca, Mg solúveis. As correlações entre o Zn e os teores Ca, Mg e Cu mostraram-se significativas positivas, indicando que o zinco solúvel está atrelado à minerais que apresentam esses elementos químicos na sua constituição mineralógica. Os difratogramas de raios-X mostraram grande variabilidade mineralógica, nos resíduos estudados, com a presença minerais de Pb e Zn e também de minerais silicatados com elevado potencial de reatividade, como as argilas do tipo 2:1, além da presença de calcita, feldspatos e plagioclásios. Os resíduos depositados nos arredores da área de mineração tiveram grande variação nos teores de Pb e Zn, atribuindo caráter de risco aos solos e águas próximos ABESTRACT: Brazil occupies a significant world position in the exploration and processing of a wide range of metallic minerals, placing itself among the six most important mining countries in the world. The state of Paraná has a reserve of 99.1 thousand tons of lead to be exploited. The industrial activity of heavy metal mining in the region of Adrianópolis - PR exerted na expressive source of contamination of natural resources, since heavy metals tend to accumulate in the natural system, making the environment inappropriate for human activities. Residues from the extraction of heavy metals deposited in different environments of the mining area present potential for contamination of the soils and plants that are in the surroundings of the mining company. Therefore, this chapter had as objective to characterize the chemical and mineralogical attributes of the residues and their availability of Pb and Zn to the plants present in the mining area. The results allowed observing that the residues presente 75% of the particle sizes are greater than 0.50 mm, but the fraction inferior to this particle size has higher levels of Pb, with a mean value of 163,188 mg kg-1 of Pb. However, the residue deposited in the landfill is the reverse behavior, given by the process of illuviation of particles of deposited soil layer. It can also be observed that when higher total concentration of Pb occurs in the residue, the higher the concentrations of soluble Zn, Cu, Ca, Mg. Correlations between Zn and Ca, Mg and Cu contents were shown to be significant positive, indicating that soluble zinc is bound to the minerals that present these chemical elements in their mineralogical constitution. The X-rays diffractograms showed great mineralogical variability in the studied residues, with the presence of Pb and Zn minerals and also silicate minerals with high reactivity potential, such as 2:1 clays, in addition to the presence of calcite, feldspars and plagioclases. The residues deposited in the vicinity of the mining area had great variation in the Pb and Zn contents, attributing a risk character to some soils

Orientador: Prof. Dr. Antonio Carlos Saraiva da Costa Tese (doutorado em agronomia) - Universidade Estadual de Maringá, 2018 RESUMO: A relação dos metais micronutrientes com o pH não é sempre observada no solo como em soluções nutritivas, e em sistema de plantio direto a calagem superficial ressalta a importância de se compreender essa relação. Assim, o objetivo geral deste trabalho foi investigar a relação entre pH e disponibilidade de Cu, Zn, Fe, Mn e Ni em vários níveis de pH em solos de materiais de origem diferentes e em solo cultivado. Foram feitos dois estudos, um a partir de amostras coletadas de duas topossequências de solos derivadas do Arenito Caiuá e do basalto da Formação São Bento ambas coletadas em Maringá e outro com amostras de LVdf sob sistema de plantio direto. No primeiro estudo solos derivadas de basalto (LVdf, NVef, MXf e RLe) e arenito (LVd, PVd, Rd) tiveram seu pH alterado para 3,5; 4,5; 5; 5,5; 6; 6,5; 7,5 e 8,5. Os solos de Arenito não apresentaram correlação para o Zn e para Ni, mas ao se agrupar todos os solos de Arenito apenas o Cu não apresentou ajuste, contudo Zn e Mn obtiveram ajustes de direção positiva. Ao serem agrupados, os solos derivados de basalto apresentaram correlações fracas para Fe e Mn, o primeiro positivo e o segundo negativo. O Cu apresentou correlação significativa apenas para pHKCl nos solos derivados de basalto. Ao serem agrupados os solos das duas topossequências houve ajuste somente para o teor de Fe. A disponibilidade dos metais foi mais sensível no grupo de solos de Arenito, faixas de pH que contemplam os níveis de solos cultivados não apresentaram relação com pH, portanto, a relação do pH com a disponibilidade dependeu dos atributos do solo, os mecanismos envolvidos na disponibilidade de Cu, Zn e Ni para solos derivados de basalto foram associados à matéria orgânica. No segundo estudo, foram coletadas amostras de um experimento realizado em um LVdf sob SPD, sob delineamentos em blocos ao acaso com 4 repetições, os tratamentos foram calagem nas doses de 0; 1,5; 2,8 e 5,5 t ha-1 e gessagem nas doses de 0; 3,71 e 7,42 t ha-1 aplicados em 2013, a calagem foi reaplicada em 2016, sempre em superfície. Nas amostras de solo foi determinado o pH e quantificados o teor de C orgânico (Corg) por colorimetria e teores de Cu, Zn, Fe, Mn e Ni por espectrometria de absorção atômica a partir dos extratores HCl 0,1 mol L-1, Mehlich-1 e Mehlich-3. A aplicação de gesso afetou, principalmente, os teores de Cu extraídos por Mehlich-1 e Ni extraído por Mehlich-3. A calagem afetou principalmente os teores de Cu e Zn como um todo, sendo que Fe e Mn quando apresentaram ajuste os coeficientes angulares foram positivos. Contudo, os teores de micronutrientes na folha do milho não foram afetados nem pela calagem nem pela gessagem. O pHKCl apresentou maiores coeficientes de correlação de Pearson "r" entre os atributos e os metais no solo, especialmente no experimento de gessagem, comparado às outras soluções de determinação de pH. De maneira geral, as regressões múltiplas indicaram que o pH foi mais determinante para os teores de Cu e Ni e o Corg mais determinante para Zn e Mn, já o Fe teve ora um ora outro dependendo da solução extratora utilizada como atributo mais determinante. Contudo, quando houve a aplicação de gesso o pHKCl passou a ser mais determinante que o Corg, em geral. A dose de calcário de 5,5 t ha -1, superior ao usual, não afetou a absorção de micronutrientes pelo milho mesmo em pH neutro ABSTRACT: The relationship between micronutrient metals and pH is not always observed in soil as in nutrient solutions. In the no-tillage management system, the surface liming emphasizes the importance of understanding this relationship. Thus, the general objective of this thesis was to investigate the Cu, Zn, Fe, Mn and Ni availability in soils derived from sandstone and basalt. Two studies were done, one using samples collected from two topossequences and one from samples of LVdf in no-tillage system. In the first study, soils derived from basalt (LVdf, NVef, MXf and RLe) and derived from sandstone (LVd, PVd, Rd) (Brazilian System of Soil Classification) have their pH altered from highly acid to highly alkaline. The sandstone soils did not present a significative correlation for Zn and Ni, but when all the sandstone soils were grouped, only Cu did not show any adjustment; However, Zn and Mn presented positive correlation adjustments. When grouped, basalt soils presented weak correlations for Fe and Mn, positive for Fe and negative for Mn. Cu presented significative correlation only for pHKCl in basalt group of soils. When all soils formed one group, it was observed significative correlation only for the Fe content. The metal availability was more sensitive in the sandstone soils group. PH ranges that equal to cultivated soils were not related to pH, so the relation of pH to availability depended on soil attributes. The mechanisms related in Cu, Zn and Ni availability, in soils derived from basalt, were associated to the organic matter. In the second study, samples were taken from an experiment carried out in a LVdf in no-tillage system, in randomized block designs with 4 replicates, treatments were liming at rates 0, 1,5, 2,8 and 5,5 t ha -1 and three gypsum rates, 0, 3,71 and 7.,2 t ha-1 applied in 2013, liming was reapplied in 2016, always on the soil surface. In the soil samples, it was determined pH, organic carbon by colorimetry and Cu, Zn, Fe, Mn and Ni contents by atomic absorption spectrophotometry from three extractors, HCl 0,1 mol L-1, Mehlich-1 and Mehlich-3 solutions.The gypsum application mainly affected the Cu content extracted by Mehlich-1 and Ni extracted by Mehlich-3. The liming application mainly affected the Cu and Zn contents as a whole. The Fe and Mn when presented significative correlations their angular coefficients were positive. However, the micronutrient metal contents in corn plants were not affected by liming or gypsum. The pHKCl presented higher Pearson's correlation coefficients "r" among the attributes and the metals in the soil, especially in the gypsum experiment, compared to other pH determination solutions. In general, multiple regression equations indicated that pH was more determinant for Cu and Ni contents and Corg was more determinant for Zn and Mn, since the Fe contents was now one or the other as the most determinant attribute. However, when gypsum was applied pHKCl was more determinant than Corg, in general. The rate of limestone of 5,5 t ha-1, higher than usual, did not affect the micronutrient uptake by corn even at neutral pH

Orientador: Prof. Dr. Marcos Rafael Nanni Tese (doutorado em Agronomia)--Universidade Estadual de Maringá, 2018 RESUMO: As análises químicas convencionais para obtenção de teores totais de Fe2O3, Al2O3 e SiO2 em solos são demoradas, de elevado custo e apresentam alta periculosidade ao analista, pela utilização de ácidos fortes para a extração dos elementos químicos. O uso do sensoriamento remoto, como a espectrorradiometria (Vis-NIR-SWIR), para gerar predições desses teores nos solos, apresenta-se como técnica eficiente, não destrutiva, segura e de baixo custo. Predições em escala local proprocionam melhores resultados do que realizadas em escala global, devido à redução de variabilidade amostral. Dessa forma, neste trabalho, estudou-se o uso da espectrorradiometria Vis-NIR-SWIR na predição dos teores totais de Fe2O3, Al2O3 e SiO2 dos solos, em escala local (município de Lobato-PR) e escala global (estado do Paraná-BR). O conjunto global foi avaliado conforme o tamanho do conjunto amostral (com 100% das amostras (n=650), 50% das amostras (n=325) ou 25% das amostras (n=162), e respectivas recalibrações, realizadas com a inserção de subconjuntos de amostras locais (metodologia spiking), englobando as seguintes estratégias: tamanho do subconjunto (10, 20 ou 40 amostras locais), forma de seleção do subconjunto (ao longo, centro ou periferia do diagrama da análise de componentes principais e por agrupamentos cluster) e extra-peso do subconjunto (0, 5, 10 ou 20 cópias). Todas as estratégias objetivam predições globais com qualidades semelhantes ou superiores às geradas por predições em escala local, ampliando a possibilidade de uso sem redução de qualidade. Utilizou-se o espectrorradiômetro FieldSpec 3, cobrindo a faixa de 350–2500 nm (Vis-SWIR) para aquisição da reflectância dos solos, o Software Unscrambler X10.3 para realizar calibrações e recalibrações spiking dos modelos por PLSR e o Software Sisvar, para diferenciação dos parâmetros de qualidade. A redução de tamanho dos conjuntos globais diminuiu a qualidade dos modelos de predição. A técnica de recalibração spiking proporcionou aumento da qualidade dos modelos, principalmente quando o conjunto de calibração inicial foi pequeno. Subconjutos de spiking maiores proprorcionaram melhorias nos modelos globais, porém com exceções. De modo geral a redução de esforços pelo uso de cópias dos subconjuntos nos modelos provocou melhorias na qualidade de predição. A forma de seleção das amostra para os subconjuntos obtiveram resultados divergentes para os atributos Al2O3 e SiO2, porém para Fe2O3 a melhor escolha de seleção foi ao centro da PCA. Com todas as estratégias estudadas, apenas o modelo global para teores de Fe2O3 apresentou qualidades razoáveis (R²: 0,5-0,75) e semelhantes as encontradas pelo modelo local. ABSTRACT: The conventional chemical analyzes to obtain Fe2O3, Al2O3 and SiO2 total contents in soils are expensive, time consuming and dangerous to the analyst, due to the use of strong acids for the extraction of chemical elements. The use of remote sensing, such as spectroradiometry (Vis-SWIR), to generate predictions of these soil attributes is an efficient, non-destructive, safe and low cost technique. Predictions at local scale provide better results than on a global scale, due to the reduction of sample variability. In this context, Vis-SWIR spectroradiometry soils data was utilize for prediction of total Fe2O3, Al2O3 and SiO2 contents, in local scale (Lobato-PR) and global scale (Paraná-BR). The global set was evaluated according to the size of the sample set (with 100% of the samples (n = 650), 50% of the samples (n = 325) or 25% of the samples (n = 162), and respective recalibrations, performed with insertion of local samples subsets (spiking methodology), encompassing the following strategies: subset size (10, 20 or 40 local samples), subset selection form (along, center or periphery of the component principal analisys diagram and by clusters) and subset extra-weight (0, 5, 10 or 20 copies). All the strategies aimed global predictions with similar or higher qualities than those generated by predictions at local scale, increasing the possibility of use without reduction of quality. The spectroradiometer FieldSpec 3 was used for acquisition of soil reflectance data, covering the range of 350-2500 nm (Vis-NIR-SWIR), the Unscrambler X10.3 Software to perform calibrations and recalibrations of the PLSR models and Scott-Knott test (Sisvar Software), for differentiation of quality parameters. The reduction of the global set size has decreased the quality of the predictions models. The spiking technique provided an increase on the quality of the models, especially when the initial calibration set was small. Larger spiking subsets provided improvements in global models, but with exceptions. Reduced efforts by using subset copies in the models caused improvements in prediction quality, but it wasn’t a constant result. The samples selection method for the subsets obtained divergent results for the attributes Al2O3 and SiO2, but for Fe2O3 the best selection was at the center of the PCA. With all the strategies studied, only the global model for Fe2O3 contents presented similarities and reasonable qualities when compared to the one found by the local model. xii, 86 f. : il. color.

Orientador: Prof. Dr. Marcelo Augusto Batista Coorientador: Prof. Dr. Tadeu Takeyoshi Inoue Dissertação (mestrado em agronomia) - Universidade Estadual de Maringá, 2017 RESUMO: Os sistemas de produção de soja adotados no Brasil, são pautados e apoiados na Fixação Biológica de Nitrogênio (FBN), promovida pela simbiose entre as plantas de soja e bactérias do gênero Bradyrhizobium, para o fornecimento de nitrogênio (N) para a cultura. Este trabalho foi elaborado em dois capítulos, ambos compostos pelas mesmas fontes de variação e esquema fatorial 3 x 6 + 1, sendo compostos por: 3 doses de N no momento da semeadura (0, 10 e 20 kg ha-1), 6 doses de N em cobertura no estádio de desenvolvimento R1 e 1 testemunha absoluta, sem fornecimento de N e sem inoculação por bactérias fixadoras de N. O estudo foi realizado em um Latossolo cultivado à longo prazo sob sistema de plantio direto com recorrentes inoculações das sementes de soja por bactérias do gênero Bradyrhizobium. O primeiro capítulo teve por objetivo analisar se o fornecimento de nitrogênio mineral, na forma de fertilizante sintético (Ureia), influenciou a produtividade, bem como os parâmetros de produtividade da soja e na nodulação da cultura. Foram verificadas que a aplicação de N na semeadura afeta a produtividade da soja e também o peso de grãos, enquanto a interação da aplicação das doses em semeadura e cobertura afetam a nodulação da cultura, porém, nenhum dos atributos são afetados quando comparados com a testemunha absoluta. No segundo capítulo, os objetivos foram avaliar as interferências que o fornecimento de N pode ter na nutrição mineral da cultura, na exportação de nutrientes pelos grãos e nos componentes biométricos da soja. Foram verificadas interações entre os fatores para os teores foliares de cobre (Cu), cujo aumento das doses de N em cobertura, em conjunto com a dose 0 kg ha-1 na semeadura, influenciaram negativamente o acúmulo de Cu nas folhas da soja, enquanto a aplicação isolada de N em cobertura aumentou o acúmulo de P e N nas folhas e o teor de Zn nos grãos. Além disso, o fornecimento de 20 kg ha-1 na semeadura resultou em maior índice de área foliar, área foliar específica, massa seca total e massa seca de folhas ABESTRACT: The soybean production systems adopted in Brazil are guided and supported on Biological Nitrogen Fixation (FBN), promoted by the symbiosis between soy plants and bacteria of the genus Bradyrhizobium, in order of supplying nitrogen (N) for the crop. This work is composed by two chapters, both based on the same sources of variation and 3 x 6 + 1 factorial scheme, being composed by: 3 doses of N at the moment of sowing (0, 10 and 20 kg ha-1), 6 doses of N in coverage at R1 stage of development and 1 absolute control, without N supply and without inoculation by N-fixing bacteria. The study was carried out in an Oxisol cultivated in the long term under no-tillage system with recurrent inoculations of soybean seeds with bacteria of the genus Bradyrhizobium. The first chapter aimed to analyze whether the supply of mineral nitrogen, in the form of synthetic fertilizer (Urea), influenced productivity, as well as soybean productivity parameters and crop nodulation. It was verified that the application of N in the sowing affects the soybean productivity and also the grain weight, while the interaction of the application of the doses in sowing and coverage affects the crop nodulation; however, none of the attributes are affected when compared with the absolute control. In the second chapter, the objectives were to evaluate the interferences that the supply of N can exert on the mineral nutrition of the crop, on the export of nutrients by the grains and on the biometric components of soybean. Interactions between the factors were verified for levels of leaf copper (Cu), whose increase in N doses in coverage, together with the dose of 0 kg ha-1 at sowing, negatively influenced the accumulation of Cu in soybean leaves, while the isolated application of N in coverage increased the accumulation of P and N in the leaves and the Zn content in the grains. In addition, the supply of 20 kg ha-1 in sowing resulted in a higher indexes of leaf area, specific leaf area, total dry mass and dry leaf mass

Orientador: Prof. Dr. Antonio Carlos Saraiva da Costa Tese (doutorado em Agronomia)--Universidade Estadual de Maringá, 2016 Resumo: A poluição causada por rejeitos industriais, principalmente associados ao chumbo, vem produzindo sérios danos ao meio ambiente, afetando corpos d'agua, solos, plantas, animais e seres humanos. Este trabalho teve como objetivo geral avaliar o desempenho de biochar e bonechar puros ou modificados com óxidos de ferro magnético para a remoção de chumbo.O primeiro capítulo deste trabalho apresenta uma introdução geral ao tema abordado. No segundo capítulo realizaram-se sínteses de nanopartículas de óxido de ferro associadas a biochar e bonechar utilizando-se relações biochar:ferro e bonechar:ferro de 0,5:1; 1:1; 2:1; 3:1 e 4:1. A caracterização dos atributos químicos dos materiais avaliou a reação do biochar e bonechar puros ao NaOH utilizado na síntese e a determinação da capacidade máxima de adsorção de ferro à esses materiais, além da determinação do teor de ferro e pH dos materiais puros e sintetizados. A caracterização dos atributos mineralógicos dos materiais puros e sintetizados foi feita por difratometria de raios-X e medida da susceptibilidade magnética por unidade de massa. Também, foram realizadas a determinação da área superficial específica e a microscopia eletrônica de varredura para a caracterização dos atributos físicos dos materiais. Ainda, realizou-se a determinação do teor de chumbo remanescente, adsorvido e dessorvido dos materiais. No terceiro capítulo foram realizados testes de germinação com sementes de milho para determinação da dose letal (DL) de chumbo que causa a morte de 100% das plântulas e testes com diferentes concentrações de biochar e bonechar puros para determinar a dose que permite a sobrevivência de 50% das plântulas (DS50) em meio contendo a DL de chumbo para as plântulas.Além da contagem de sementes mortas, plântulas normais e anormais, realizou-se a avaliação do comprimento da raiz, parte aérea e pesagem da massa fresca das plantas. O bonechar puro reagiu com o NaOH alterando a sua área superficial e tanto biochar como bonechar puros apresentaram capacidade de adsorver ferro. O teor de ferro das amostras sintetizadas apresentou-se compatível com os valores esperados nas amostras e o pH dos materiais sintetizados ficou ligeiramente abaixo de 7,0. Os difratogramas de raios-X mostraram a formação de magnetita na maioria dos tratamentos e a susceptibilidade magnética apresentou variação à medida que se alterava a relação biochar:ferro e bonechar:ferro. Houve redução da área superficial específica do biochar modificado e um incremento na área do bonechar modificado. As imagens de microscopia eletrônica de varredura mostraram a presença da magnetita nos materiais modificados. Bonechars modificados foram mais eficientes que os bonechars puros para a adsorção de chumbo, sendo que os biochars modificados não apresentaram melhorias na capacidade de adsorção. No terceiro capítulo os testes de germinação com sementes de milho mostraram que a dose de Pb de 2000 mg L-1 é capaz de causar o desenvolvimento anormal das plântulas e/ou mortalidade de 100% das sementes, sendo que o chumbo afetou principalmente o desenvolvimento radicular. Quanto ao teste de germinação, utilizou-se a dose de Pb de 2000 mg L-1 com diferentes concentrações de biochar e bonechar e constatou-se que a dose de 2,13 g de bonechar puro e 10,4 g de biochar puro permitem a sobrevivência de 50% das plântulas.Portanto, notou-se que o biochar apresenta comportamento distinto do bonechar. O biochar possui capacidade limitada de adsorver chumbo, ficando restrita à área superficial oferecida pelo material. O bonechar possui área superficial inferior ao biochar, no entanto, em função da precipitação de compostos em sua superfície, possui melhor capacidade de retenção do chumbo a longo prazo Abstract: Pollution caused by industrial waste, mostly associated to lead, has produced serious damage to the environment, affecting rivers, soils, plants, animals and humans. The objective of this work was to evaluate the performance of biochar and bonechar pure or modified with iron oxide for the removal of lead.The first chapter of this work presents a general introduction to the topic discussed. In the second chapter it was synthesized iron oxide nanoparticles associated to biochar and bonechar using biochar:iron and bonechar:iron ratios of 0.5:1; 1:1; 2:1; 3:1 and 4:1. The characterization of the chemical attributes of the materials evaluated the reaction of the pure biochar and bonechar to the NaOH used in the synthesis and the determination of the maximum iron adsorption capacity of these materials, as well as the determination of the iron content and pH of the pure and synthesized materials. For the characterization of the mineralogical attributes of the pure and synthesized materials, X-rays diffraction and mass specific magnetic susceptibility determination were performed. Specific surface area and scanning electron microscopy were also determined to characterize the physical attributes of the materials. It was carried out the determination of the remaining lead content, adsorbed and desorbed from the materials. In the third chapter germination tests were performed with maize seeds to determine the lead lethal dose (LD) that causes the death of 100% of the seedlings and tests with different concentrations of pure biochar and bonechar to determine the dose that allows the survival of 50% of the seedlings (SD50) in medium containing the LD of lead. In addition to the count of dead seeds, it was evaluated normal and abnormal seedlings, root length, shoot and fresh plant mass. As results, in the second chapter, the pure bonechar showed a reaction with NaOH modifying its surface area and both the pure biochar and the bonechar showed iron adsorption capacity. The iron content of the synthesized samples was compatible with the expected values in the samples and the pH of the synthesized materials was slightly acidic. The X-rays diffractograms showed the formation of magnetite in most of the treatments and the magnetic susceptibility showed variation according to the change ratio biochar:iron and bonechar:iron. There was a reduction of the specific surface area of the modified biochar and an increase in the modified bonechar area. The scanning electron microscopy images showed the presence of the magnetite in the modified materials. Modified bonechars were more efficient than the pure bonechars for the adsorption of lead, and the modified biochars did not show improvements in the adsorption capacity. In the third chapter germination tests with corn seeds showed that the dose of 2000 mg of Pb L-1 can cause abnormal seedling development and / or 100% seed mortality, with the lead affecting, mainly, the root development. With respect to the germination test, the dose of 2000 mgof Pb L-1 was used with different concentrations of biochar and bonechar and the dose of 2.13 g of pure bonechar and 10.4 g of pure biochar allowed 50% survival of the seedlings. Therefore, it was noted that biochar exhibits distinct behavior of the bonechar. The biochar has limited capacity to adsorb lead, being restricted to the surface area offered by the material. The bonechar has a lower surface area than the bonechar, however, due to the precipitation of compounds on its surface, it has a better lead retention capacity in the long term

Orientador: Prof.ª Dr.ª Rosilaine Carrenho Coorientador: Prof. Dr. Marcelo Alessandro Araujo Dissertação (mestrado em Biologia Comparada) - Universidade Estadual de Maringá, 2016 Gramíneas são plantas que ocorrem em todo o território brasileiro e possuem elevada importância econômica devido à grande variedade de espécies utilizadas na alimentação humana e animal. Por serem plantas pioneiras e detentoras de um abundante sistema radical, promovem a formação dos agregados do solo e dão suporte para o estabelecimento de fungos micorrízicos arbusculares (FMAs). Nesse contexto, este trabalho tem como objetivo avaliar as relações entre produção de raízes, colonização e formação de esporos de FMAs e atributos físicos do solo. Para isso, amostras de solo e de raízes foram coletadas nas camadas superficiais do solo (0-20 cm), para avaliação das seguintes variáveis: volume, comprimento total e específico, diâmetro e massa seca das raízes, granulometria e propriedades químicas do solo. Dessas amostras, parte das raízes foi utilizada para determinação da colonização micorrízica, e 50g do solo, utilizados para extração dos esporos dos FMAs. Uma segunda amostragem foi realizada para obtenção de amostras indeformadas do solo com as quais foram determinados os atributos: macroporosidade, microporosidade, porosidade total e densidade. Na ocasião, antes da coleta do solo, foi efetuada medição da resistência do solo à penetração, utilizando-se penetrômetro de anel dinamométrico. Dos traços morfológicos, apenas comprimento específico e diâmetro das raízes se mostraram relacionados com os atributos físicos do solo (porosidade total e macroporosidade, respectivamente). O volume de raízes teve correlação positiva com os macronutrientes do solo P, Ca e Mg e também com a matéria orgânica que por sua vez teve relação negativa com a macroporosidade e porosidade total do solo. As variáveis micorrízicas investigadas neste estudo não se apresentaram correlacionadas com os atributos físicos do solo, exceto colonização radical total, que se mostrou positivamente relacionada com a resistência do solo à penetração, na profundidade de 10 cm. Diferentemente, colonização radical e produção de esporos apresentaram-se relacionadas com comprimento e diâmetro das raízes. A colonização radical total e a colonização por arbúsculos apresentaram-se negativamente relacionadas com o comprimento total e o comprimento específico de raízes, respectivamente. O número de esporos apresentou relação negativa com as raízes de menor diâmetro (= 0,5 mm), e positiva com as de diâmetro variando de 0,5 a 1,0 mm. Os dados mostram elevada variação nos valores das características investigadas indicando a influência da heterogeneidade ambiental sobre os componentes-alvos deste trabalho. Também, constatou-se que a produção e o crescimento das raízes de gramíneas não foram limitados pelos atributos físicos do solo, e essas, mesmo em condições consideradas críticas (macroporosidade inferior a 10% e resistência do solo à penetração superior a 2 MPa), se relacionaram positivamente com a acumulação de matéria orgânica e a disponibilidade de nutrientes no solo Grasses are plants that occur throughout the Brazilian territory and have high economic importance due to the large variety of species used in food and feed. To be pioneers and holding plant an abundant root system, promote the formation of soil aggregates and support for the establishment of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF). In this context, this study aims to evaluate the relationship between production of roots, colonization and formation of AMF spores and soil physical properties. For this, samples of soil and roots were collected in the surface layers of the soil (0-20 cm), to evaluate the following variables: volume, total and specific length, diameter and dry mass of roots; soil granulometry; and soil chemical properties. Those roots were used to determine the mycorrhizal colonization, and 50 g of soil were used for extraction of spores of AMF. A second sampling was made to obtain undisturbed samples of soil for determination of following attributes: macroporosity, microporosity, total porosity and density. At the time, before the soil sampling, soil penetration resistance measurements were performed, using a ring dynamometer. From all morphological traits, only specific length and diameter of roots were significantly related to soil physical properties (total porosity and macroporosity, respectively). The volume had a positive correlation with P, Mg and Ca from soil, as well with the organic matter, which in turn had a negative relation with macroporosity and total porosity. Mycorrhizal variables investigated in this study were non-correlated to the soil physical properties, except total root colonization, which proved to be positively correlated with soil penetration resistance, at a depth of 10 cm. In contrast, root colonization and production of spores were related to the length and diameter of the roots. The total root colonization and colonization by arbuscules were negatively related to the total length and specific root length, respectively. The number of spores showed a negative relationship with the roots less than 0.5 mm of diameter, and a positive relationship with the roots ranging from 0.5 to 1.0 mm. The data showed high variation in the values of the investigated features indicating the influence of environmental heterogeneity on targets components of this work. Also, it was found that the production and root growth of grasses were not limited by soil physical properties, and these, even in conditions considered critical (macroporosity less than 10% and soil resistance to penetration higher than 2 MPa), were positively related to the accumulation of organic matter and nutrient availability in the soil 39 f. : il. (algumas color).

Orientador: Prof. Dr. Antonio Carlos Saraiva da Costa Dissertação (mestrado em Agronomia)--Universidade Estadual de Maringá, 2015 Resumo: O chumbo é um metal pesado potencialmente tóxico para humanos e animais. Sendo assim, o entendimento de sua dinâmica no solo vem a ser uma informação importante, pois nele é que são produzidos os alimentos que serão destinados à população e é o local em que são depositados os resíduos industriais. As reações entre o Pb na fase sólida e na fase líquida do solo são muito complexas, reações de adsorção, precipitação, formação de complexos tais como interna e externa são comuns e dependem de suas condições ambientais, o termo genérico para avaliar esses processos é sorção. Portanto, este trabalho teve por objetivo avaliar a sorção e dessorção de chumbo em Latossolos do Paraná. Inicialmente foram selecionados seis Latossolos do estado do Paraná onde foram coletadas amostras de seu horizonte A e Bw. Com os dados já publicados de seus atributos físicos, químicos e mineralógicos, foram feitas correlações com os valores de sorção e dessorção de chumbo. No processo de sorção de chumbo no solo foram obtidos valores de chumbo remanescente e adsorvido, capacidade máxima de sorção de chumbo (CMSPb), energia de ligação (EL) coeficiente de distribuição (Kd), energia livre de Gibbs (?G0) e envelope de sorção. No processo de dessorção foi avaliado o efeito do pH de sorção na dessorção sequencial de chumbo com solução de CaCl2 (0,01M) e Mehlich-1, um extrator ácido (pH=1,5). O chumbo adsorvido formou complexos de esfera externa-CEE e complexos de esfera interna-CEI com as superfícies das partículas dos solos. Os valores de CMSPb, EL, Kd e ?G0, variaram de 5555 a 934 mg kg-1, 0,047 a 0,9 L mg-1, 16,9 a 2876,1 L kg-1, -9536 a -847 J mol-1, respctivamente. Os valores de dessorção com solução de CaCl2 0,01M variaram de 19 a 70% em pH 3; 7 a 60% em pH 4; 3,3 a 62% em pH 5; 2 a 40% em pH 6; 1,4 a 19% em pH 7 e 2,6 a 63% no pH natural dos solos. Os valores de dessorção com solução de Mehlich-1 variaram de 14 a 80% em pH 3; 13 a 91% em pH 4; 23 a 96% em pH 5; 60 a 98% em pH 6; 80 a 97% em pH 7 e 17 a 97% no pH natural dos solos. Valores de correlação linear de Pearson entre os processos de sorção e dessorção e os atributos dos solos mostraram que os principais responsáveis pela sorção do chumbo no solo e que apresentaram correlação significativa (p