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Resumo Luehea divaricata, conhecida popularmente como açoita-cavalo, é uma espécie florestal nativa da Mata Atlântica muito utilizada para a recuperação de áreas degradadas. Sua madeira pode ser empregada para as mais diversas finalidades, o que contribuiu para a redução de suas populações naturais e ocasionou dificuldades na obtenção de sementes com qualidade genética, fisiológica e sanitária para uso na produção de mudas. Sendo assim, a micropropagação é uma alternativa para a produção de mudas da espécie para uso em projetos ambientais. Com isso, o presente trabalho teve como objetivo otimizar o processo de rizogênese in vitro e, para isso, foram avaliadas, inicialmente, diferentes concentrações de sais do meio nutritivo WPM. Em seguida, foram estudados os efeitos do ácido indolbutírico (AIB), adicionado ao meio em tratamento “pulse” por 15 dias, e do ácido naftalenoacético (ANA), na rizogênese, em ambos os casos em cultivo em meio WPM cuja concentração de sais foi reduzida à metade (WPM/2). Por fim, também foi analisado o efeito da combinação de volumes de vermiculita com WPM/2. Os resultados indicaram que o meio WPM/2 apresentou resultados promissores para o estabelecimento (98%) in vitro e, no que diz respeito à formação de raízes adventícias primárias, após 45 dias de cultivo in vitro observaram-se as maiores médias (40,52%), independentemente da concentração de sais do meio. O tratamento “pulse” após 30 dias de cultivo in vitro, independentemente da concentração de AIB, resultou em uma média de 25,18% de formação de raízes adventícias primárias. As combinações de 20 mL + 15 cm3, 20 mL + 30 cm3 e 30 mL + 30 cm3 de meio nutritivo e de vermiculita, respectivamente, foram as mais favoráveis para a formação de raízes adventícias laterais de segunda ordem, proporcionando médias entre 38 e 49,5% após 45 dias de cultivo in vitro. Para otimizar o processo de rizogênese de Luehea divaricata é indicado o cultivo in vitro por 45 dias em meio nutritivo WPM/2, combinado com vermiculita, prescindindo da adição de auxinas. Abstract Luehea divaricata is a native forest species of the Atlantic Rainforest biome widely used for the recovery of degraded areas. Its wood can be used for the most diverse purposes, which has contributed to a reduction in its natural populations and is causing difficulties to find seeds with genetic, physiological and sanitary quality for using in the seedling production. Therefore, micropropagation is an alternative with the potential for producing seedlings to use in environmental projects. The objective of this work was to optimize the in vitro rhizogenesis processes, in which different concentrations of salts of the WPM nutritive medium were initially evaluated. Next, Indolbutyric Acid (IBA) was added to the medium as the “pulse” treatment for 15 days, and Naphthaleneacetic Acid (NAA) in both cases to the in vitro culture in WPM nutritive medium was reduced to half of its initial concentration (WPM/2) and the rhizogenesis effects were analyzed. Finally, the effect of combining vermiculite volumes with WPM/2 was also analyzed. The results showed that the WPM/2 medium produced the most promising results of the in vitro establishment (98%), and the highest average (40.52%) regarding the formation of primary adventitious roots after 45 days of in vitro culture was observed regardless the concentration of salts in the medium. The “pulse” treatment after 30 days of in vitro culture, regardless of IBA concentration, resulted in an average of only 25.18% of primary adventitious root formation. The combinations of 20 mL + 15 cm3, 20 mL + 30 cm3 and 30 mL + 30 cm3 of nutritive medium and vermiculite, respectively, were the most favorable for forming second order lateral adventitious roots, providing averages between 38 and 49.5% after 45 days of in vitro culture. Therefore, in order to optimize the rhizogenesis process of Luehea divaricata, it is indicated to grow the in vitro culture for 45 days in WPM/2 nutritive medium combined with vermiculite without the addition of auxins.

La urbanizacion global y masiva de los territorios es el mas importante fenomeno ecologico de la actualidad. Los estandares de crecimiento urbano son determinantes para la conservacion de la diversidad biologica, y asimismo para el grado de calidad de vida aceptable de las poblaciones urbanas. Contrariamente a la percepcion de los biologos y de otros academicos, de las ciudades como ambientes esteriles y opuestos a la naturaleza, el reciente desarrollo de la ecologia urbana, ciencia ecesariamente interdisciplinaria, nos demuestra que ciudades son ecosistemas heterotroficos que necesitan ser planeados para que sus impactos en la biosfera sean disminuidos, y que en paralelo su capacidad de sostener la biodiversidad sea incrementada.

Rhizospheric carbon resulting from root exudation is one of the substrates used by the soil microbiota, and reflects methane (CH4) emissions in anoxic environments such as irrigated rice cultivation. With the increase of the photosynthetic capacity of the plant in the reproductive period, there is greater accumulation of biomass which, in turn, increases the rate of root exudation. However, genotypic variations in the physiological aspects of rice plants may be related to the amount of root exudates. Ten cultivars of irrigated rice were evaluated for the exudation rate of total organic carbon (EXRToc), shoot dry matter (SDM), and physiological variables related to photosynthesis during the full flowering (blooming) period. Two experiments were conducted in the greenhouse of the Department of Soils of the UFSM (University of Santa Maria, Santa Maria, RS, Brazil) in a completely randomized experimental design. The cultivars presented significant differences in EXRToc, SDM, and all physiological variables as well as positive and significant correlations between EXRToc and physiological variables. Early cultivars were more inefficient in the physiological variables reflecting reduced values of EXRToc and SDM whereas medium-cycle cultivars were more efficient with larger EXRToc and SDM reflections. RESUMO: O carbono rizosférico resultado da exsudação radicular é um dos substratos utilizados pela microbiota do solo, refletindo-se nas emissões de metano (CH4) em ambientes anóxicos, como no cultivo de arroz irrigado. Com o aumento da capacidade fotossintética da planta no período reprodutivo, ocorre acúmulo maior de biomassa, que por sua vez, impulsiona aumento na taxa de exsudação radicular. Entretanto, variações genotípicas nos aspectos fisiológicos das plantas de arroz podem se relacionar com a quantidade de exsudatos radiculares. Foram avaliadas dez cultivares de arroz irrigado quanto a taxa de exsudação de carbono orgânico total (TEXCOT), matéria seca da parte aérea (MSPA) e variáveis fisiológicas relacionadas com a fotossíntese no período de florescimento pleno. Dois experimentos foram conduzidos na casa de vegetação do Departamento de Solos da UFSM em delineamento experimental inteiramente casualizado. As cultivares apresentaram diferenças significativas na TEXCOT, na MSPA e em todas as variáveis fisiológicas, bem como, correlações positivas e significantes entre TEXCOT e as variáveis fisiológicas, sendo que as cultivares de ciclo precoce se mostraram mais ineficientes nas variáveis fisiológicas refletindo em valores reduzidos de TEXCOT e MSPA, enquanto que as cultivares de ciclo médio se mostraram mais eficientes com reflexos em maiores TEXCOT e MSPA.

The teaching process goes through stages, among them we can mention the observance by the educator of the local peculiarities, and must, above all, pay attention to nonscientific knowledge, such as the different beliefs, customs and habits that make up the different cultures . This dissertation seeks to demonstrate, taking into account interculturality, that the use of popular knowledge has important importance in teacher training, from its formation to teaching practice. The mixture of scientific knowledge and popular knowledge must be the basis of a system of education that meets the social needs of the environment in which they are inserted. The use of local culture is of fundamental importance in the teaching process, in order to achieve a more welcoming learning model. In the same way, we will seek to demonstrate the need for teachers to understand the transmission of the knowledge to the students, not by literacy but by the local culture, by popular knowledge, by contributing to a teaching model that includes teachers who understand that teaching can not be based only on what is literally recorded and can not be mathematical, but rather, adapted to the social and historical context of each student, dialoguing with the cultural context, so that it is more effective and the suggestion addressed here is that using intercultural and empirical understanding of the relevance of popular knowledge to the Brazilian educational system. O processo de ensino passa por etapas, dentre elas podemos citar, a observância, por parte do educador, das peculiaridades locais, devendo, principalmente, atentar aos saberes não científicos, como por exemplo as diferentes crenças, costumes e hábitos que compõe as diferentes culturas. A presente dissertação, busca demonstrar, levando em conta a interculturalidade, que a utilização dos saberes populares tem importante destaque na formação de professores, desde a sua formação até a prática docente. A mescla do saber cientifico e do saber popular deve ser a base de um sistema de ensino que atenda as necessidades sociais do meio em que estão inseridas. A utilização da cultura local é de fundamental importância no processo de ensino, para que se consiga alcançar um modelo de aprendizado mais acolhedor. Da mesma forma, buscaremos aqui, demonstrar a necessidade da compreensão por parte dos professores, de utilizar o que não está literalmente escrito e sim, enraizado na cultura local, nos conhecimentos populares, contribuindo com um modelo de ensino que forme professores que entendam que o ensino não pode ser pautado somente no que está literalmente registrado e não pode ser exato, mas, sim, construído adaptadamente ao contexto social e histórico de cada aluno, dialogando com o contexto cultural, para que seja mais efetivo e a sugestão aqui abordada é de que utilizando a intercultura e a empiria se compreenda a relevância dos saberes populares para o sistema educacional brasileiro.

It has become possible to evaluate the conversion of soil organic matter (SOM) in pastures and arboreal crops due to the difference between the photosynthetic cycles of Eucalyptus (C3) and most grasses (C4). The auto analyzer method coupled to the IRMS (Isotope Ratio Mass Spectrometer) in the present study evaluated the 13C content in soil profiles of Eucalyptus plantations of different ages (2, 10 and 21 years), in natural regeneration areas and natural grazing fields, and estimated the SOM conversion of each crop type of. The initial management of all sampled areas was natural pasture. The following profile layers were evaluated: 0-5, 5-10, 10-20, 20-30, 30-40, 40-50, 50-70 and 70-90cm, and the contribution of Eucalyptus biomass over the years of farming was estimated in the SOM conversion process. After 2 years of planting Eucalyptus, the beginning of pasture carbon conversion process occurred in the surface layer (0-5cm). Ten years after planting, the process of converting organic matter by arboreal crops reached the layers up to 20cm. After 21 years of planting and in natural regeneration areas, the entire profile has already been changed by planting Eucalyptus and native tree species. RESUMO: A avaliação da conversão da matéria orgânica do solo (MOS) entre pastagens e cultivos arbóreos, tornou-se possível graças a diferença entre os ciclos fotossintéticos do eucalipto (C3) e da maioria das gramíneas (C4). Com o autoanalisador acoplado ao IRMS (isotope ratio mass spectrometer) e a avaliação da abundância isotópica de 13C, o presente estudo estimou a conversão da MOS em perfis do solo sob plantio de eucaliptos de diferentes idades (2, 10 e 21 anos), em área de regeneração natural e em campo de pastagem natural. O manejo inicial de todas as áreas amostradas era de pastagem natural. Foram avaliadas as seguintes camadas do perfil: 0-5, 5-10, 10-20, 20-30, 30-40, 40-50, 50-70 e 70-90cm. Assim como estimada a contribuição proveniente da biomassa de eucaliptos ao longo dos anos de cultivo no processo de conversão da MOS. Após 10 anos de plantio, o processo de conversão da matéria orgânica nos cultivos arbóreos atingiu as camadas até 20cm. Após 21 anos de plantio e na área de regeneração natural, todo o perfil já sofreu alteração pelo plantio de eucaliptos e espécies arbóreas nativas.

Em muitos laboratórios de análises de solos, o ácido 1-Amino-2-naftol-4-sulfônico (ANS) é usado como agente redutor para determinação do P por espectrometria de UV/Visível. Porém, devido aos riscos à saúde dos laboratoristas, uma alternativa é o uso do ácido ascórbico (AA). Entretanto, modificações no protocolo de análise podem induzir a variações nos resultados, havendo a necessidade de padronizá-las e calibrá-las. O objetivo do trabalho foi avaliar o ANS e AA nos extratos de Mehlich-1 e 3 nos intervalos de 15, 30, 45, 60 e 120min de reação. Não houve diferença na concentração de P determinado com ambos redutores quando comparados dentro de cada extrator. O ácido ascórbico pode substituir a solução ANS para determinação de P e o intervalo de tempo de reação sugerido para a quantificação colorimétrica é de 30 a 60min, para ambos redutores. In soil laboratory testing, the acid 1-amino-2-naphthol-4-sulfonic (ANS) is used as reducing agent to determine P by UV/Visible spectrometry. However, there are risks to laboratory technician healthy and an alternative is the use of ascorbic acid (AA). But, changes in the analytical protocol may induce variations in results, been necessary to standardize and calibrate. The objective of this studsy was to evaluate the ANS and AA in extracts of Mehlich-1 and 3 in ranges 15, 30, 45, 60 and 120min of reaction. There was no difference in P concentration determined by both reducers when compared within each extractor. Ascorbic acid can substitute the ANS solution for P determination and the suggested reaction interval for colorimetric quantification is between 30 and 60min for both substances.

O clorofilômetro e a cartela de cores têm sido utilizados para monitorar a adubação nitrogenada em diferentes culturas, com o pressuposto de que há uma relação entre suas leituras e o teor de nitrogênio (N) no tecido das plantas. O objetivo deste trabalho foi avaliar a utilização do clorofilômetro e da cartela de cores na estimativa do teor de N em folhas de arroz irrigado por alagamento. Foram utilizados dois experimentos instalados em um Planossolo Háplico, sendo o primeiro conduzido com cinco doses de N (0, 50, 80, 120 e 160kg ha-1 na forma de ureia) e a cultivar 'IRGA 417', e o segundo com seis cultivares de arroz irrigado de diferentes ciclos ('BR-IRGA 409', 'BR-IRGA 410', 'IRGA 417', 'IRGA 421', 'EPAGRI 108' e 'HÍBRIDO 2') com uma única dose de N. Foram realizadas avaliações com clorofilômetro e a cartela de cores nas folhas do arroz em diferentes épocas. Simultaneamente às leituras, foram coletadas amostras de folhas e nelas determinado o teor de N. Quando variaram as doses de N, houve correlação significativa entre as leituras do clorofilômetro e da cartela de cores com o teor de N nas folhas, independente da época de avaliação. Já quando variaram as cultivares, as leituras do clorofilômetro se correlacionaram com o teor de N (r=0,78; P

A aplicação de nitrogênio (N) deve afetar a sensibilidade das plantas de arroz quando submetidas ao frio na fase reprodutiva. Assim, foram instalados dois experimentos em casa de vegetação, no Instituto Nacional de Investigação Agropecuária (INIA), INIA Treinta y Tres, Uruguai, na safra agrícola 2007/08. O primeiro experimento teve o objetivo de determinar o efeito da época e o segundo, o efeito de dose de aplicação de N sobre a suscetibilidade de plantas de arroz irrigado à temperatura baixa na fase reprodutiva. Realizou-se um experimento bifatorial em delineamento inteiramente casualizado (fator A: épocas ou doses de aplicação de N e fator B: aplicação ou não de frio nos dois experimentos), com quatro repetições. No experimento 1, os tratamentos do fator A foram a aplicação de N (30kg ha-1) nos estádios V4, V5, V6, V7, V8, R0, R1+4 dias e a testemunha sem N em cobertura. Nesse experimento, os tratamentos que receberam N de V4 a V8 também receberam mais 30kg ha-1 no estádio R0, e os tratamentos que receberam N nos estádios R0 e R1+4 dias também receberam 30kg ha-1 no estádio V4. No experimento 2, o fator A foram níveis de N de 0, 23, 46 e 69kg ha-1 de N no estádio V4 mais uma aplicação de 23kg ha-1 no estádio R0 e as mesmas doses em R0 com 23kg ha-1 no estádio V4, mais uma testemunha sem aplicação de N nos dois estádios. No tratamento com frio, as plantas foram submetidas a 12,5°C durante sete horas em quatro noites quando o colar da folha bandeira ficou com a mesma altura que o colar da folha anterior. Foram avaliados os seguintes parâmetros: a percentagem de esterilidade de espiguetas, o índice SPAD, realizado aos três, 10 e 16 dias após o tratamento do frio no estádio R2-R3, a produtividade de grãos por vaso, o número de panículas por balde e a massa de mil grãos. A esterilidade de espiguetas não foi influenciada pela época, pela dose de aplicação de N ou pelo tratamento de frio, mas encontrou-se efeito temporário do frio no índice SPAD com atraso na emergência de panículas. Não há necessidade de ajustes da adubação nitrogenada para essa variedade mesmo quando há expectativa de frio no Uruguai. Nitrogen doses and timing of topdressing application affects the sensibility of rice plants to low temperature in reproductive stage. For these reasons it were installed two experiments with the objective of determining the effect of nitrogen topdressing application doses and timing on the susceptibility of rice plants to low temperature in the reproductive phase. The experiments were sowed in 2007/08 growing season in a greenhouse at Instituto Nacional de Investigação Agropecuária (INIA), INIA Treinta y Tres, Uruguay, with INIA Olimar cultivar. In both experiments, a factorial experiment was carried out in a completely randomized design, with four replications (factor A: stages or rates of N application and factor B: temperature treatment, with or without cold). In the experiment 1 the treatments of factor A were N application of 30 kg ha-1 in V4, V5, V6, V7, V8, R0, R1+4 days and an untreated check without N in topdressing. In experiment 2, the factor A was doses of N: 0, 23, 46 and 69kg ha-1 in V4 stage and the same levels of N in R0 stage plus a check without N in topdressing. The plants were treated with 12.5 C during seven hours for four nights when the collar of the flag leaf was at the same height of the previous leaf. The following aspects were evaluated: grain yield; spikelet sterility; SPAD index at three, ten and sixteen days of low temperature treatment; number of panicles per plot and weight of 1000 grains. Spikelet sterility was not affected by the application of N in different stages or doses, by cold treatment or their interaction, but the cold treatment affected temporally the SPAD index with delaying panicle emerge. It is not necessary to modify the N applications for this variety in Uruguay.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior In this Thesis we studied through first principles methods the effects of uniform transversal electric fields on the structural and electronic properties of carbon nanotubes. We study the formation of Si-doped carbon nanotubes through the interaction of Si with single-vacant nanotubes and investigate the action of electric fields on semiconducting and metallic carbon nanotubes, both pure carbon, carboxylated or Si-doped nanotubes. All investigations were done using computational first principles simulations based on the density functional theory using the SIESTA code. Firstly, we show that carbon nanotubes with single vacancies are highly reactive centers, which can be used as adsorbing sites for selected substances to form covalent bonds on surface. This feature is used to investigate the possibility of forming Si-doped carbon nanotube, analyzing possible energetic barriers and observing the steps of the structural rearrangement to the complete stabilization. The effect of the transversal electric field applied on carbon nanotubes was also investigated. The applied field has a remarkable influence on electronic structure of the semiconductor carbon nanotubes, leading to a band gap decreasing which is dependent on the field intensity and nanotube radius, including a possible semiconductormetal transition. It is also observed that the electric field induces electric polarization and a comparison between semiconductor and metal tubes is presented. In the same way, the action of transversal electric fields on semiconductor and metallic carbon nanotubes functionalized with carboxylic group was estimated. We observe that the presence of carboxyl in the nanotube surface modifies the response to the electric field, leading to considerable alterations on the electronic structure of the original system, such as energy bands, inducing an electric polarization and charge transfers between the adsorbed molecules and the carbon nanotube. Therefore, we also study the electric fields action on carboxylated Si-doped carbon nanotubes. The electronic and structural properties of these systems are analyzed and the results discussed. Na presente Tese estudamos através de métodos de primeiros princípios os efeitos de campos elétricos uniformes transversais sobre as propriedades eletrônicas e estruturais de nanotubos de carbono. Apresentamos o estudo da formação de nanotubos de carbono dopados com Si através da interação com nanotubos apresentando vacâncias simples e investigamos a ação de campos elétricos sobre nanotubos de carbono semicondutores e metálicos, sejam eles puros, funcionalizados por ácido carboxílico ou dopados com Si. Toda investigação foi realizada através de simulações computacionais baseadas na teoria do funcional da densidade, utilizando-se, para tanto, o código computacional SIESTA. Uma revisão teórica dos métodos é apresentada, bem como as justificativas de emprego desta metodologia. Mostramos inicialmente que nanotubos de carbono apresentando vacâncias simples constituem um centro de alta reatividade, que pode ser empregado para adsorver substâncias de interesse e formar ligações covalentes com sua superfície. Utilizamos esta característica para investigar a possível formação de um nanotubo dopado com Si, analisando possíveis barreiras de energia e observando os diversos passos de rearranjo estrutural até a estabilização do sistema. Apresentamos, em seguida, os efeitos de campos elétricos transversais sobre nanotubos de carbono. Mostramos que campos elétricos transversais têm efeitos marcantes sobre a estrutura eletrônica de nanotubos semicondutores, provocando uma diminuição do gap de banda que depende da intensidade do campo aplicado e do raio do nanotubo, podendo ocorrer uma transição semicondutor-metal. Observamos que estes campos provocam uma polarização dos nanotubos, e apresentamos as diferenças observadas nesta resposta por nanotubos semicondutores e metálicos. Estudamos a ação de campos elétricos transversais sobre nanotubos semicondutores e metálicos funcionalizados com carboxila. Observamos que a presença deste grupo na superfície permite uma nova resposta aos campos elétricos, levando a alterações substanciais nas propriedades eletrônicas do sistema, como bandas de energia e densidades de estado, além de modificar a população eletrônica, levando à polarização do sistema. Finalizamos esta Tese com o estudo da ação de campos elétricos sobre nanotubos dopados com Si e com o sistema formado por um nanotubo dopado com Si e funcionalizados com ácido carboxílico. A influência destas modificações estruturais sobre as propriedades eletrônicas são apresentadas e os resultados, discutidos. Apresentamos, finalmente, as conclusões pertinentes a este trabalho, com suas implicações e possíveis conexões com a prática de realização experimental.

Entre vários fatores que podem mascarar a ocorrência de respostas das plantas ao enxofre, destaca-se a deposição atmosférica via água da chuva. O objetivo deste trabalho foi avaliar a quantidade de sulfato presente na água das chuvas e as respostas de diferentes culturas à adubação sulfatada. Foi utilizado um experimento instalado a campo, em 2002, sobre um Argissolo Vermelho distrófico arênico, em sistema plantio direto, num esquema bifatorial com quatro doses de sulfato e duas sucessões de culturas. No período de julho de 2002 a dezembro de 2003, foram realizados três cultivos, aplicando-se as doses de 0, 15, 30 e 60kg de S-SO4-2 ha-1 no primeiro cultivo, 1/3 dessas doses no segundo cultivo e no terceiro não foi aplicado S-SO4-2. A partir de maio de 2004, foi avaliado mais um ciclo de três cultivos (aveia preta/feijoeiro/trigo e aveia preta/soja/canola), para os quais as doses de S-SO4-2 foram reaplicadas antes da implantação das culturas, exceto a da aveia preta. Durante o período de setembro de 2004 a novembro de 2005, quantificou-se o aporte de enxofre via água das chuvas. Somente o feijoeiro respondeu à aplicação de sulfato. A ausência de resposta das demais culturas pode estar relacionada com a deposição atmosférica pela água da chuva, cujo valor determinado foi de 3,2kg de enxofre ha-1 ano-1, e com a mineralização dos resíduos culturais, que devem ter sido suficientes para atender a demanda das plantas. Some factors, such as atmospheric sulphur deposition by rain, may mask the crops response to fertilizers containing sulphur. This experiment was carried out to study (a) crop yields response to sulphur, and (b) sulphur deposition by rain. An experiment was installed in 2002 Winter, and cultivated to three crops sequences until December 2003, with sulfate rate of 0, 15, 30, and 60kg ha-1 for the first crop, 1/3 rates for the second crop and nil on the third. From May 2004 to October 2005, it was cultivated two new cultures in each crops system (black oat / bean / wheat and black oat / soybean / colza). The same sulfate rates applied in 2002 were again applied to second and third crops. The atmospheric sulphur deposition was evaluated by sampling all rain events from September 2004 to November 2005. Only bean responded to sulfate application. No response observed to other crop yields may be attributed to the sulphur atmospheric deposition and organic matter mineralization. The sulphur atmospheric deposition was 3.2kg ha-1 year-1 which is equivalent to almost 10kg ha-1 year-1 of sulfate.

A primeira adubação nitrogenada em cobertura para o arroz irrigado por alagamento pode ser realizada em solo seco ou em lâmina de água, afetando a taxa de volatilização de amônia e, conseqüentemente, a eficiência da adubação nitrogenada. O objetivo deste trabalho foi avaliar as perdas de N por volatilização de amônia com a aplicação de uréia em solo de várzea com diferentes níveis de umidade. O experimento foi conduzido em casa-de-vegetação, utilizando-se vasos contendo 5kg de um Planossolo Hidromórfico que recebeu os tratamentos: N0 - testemunha sem aplicação de uréia (solo úmido); USSE - aplicação de uréia em solo seco; USUM - aplicação de uréia em solo úmido; USSA - aplicação de uréia em solo saturado; e USLA - aplicação de uréia em solo com lâmina de água. As avaliações das perdas de amônia foram realizadas com coletores tipo semi-aberto estático após 10, 24, 34, 48, 72, 96, 144, 192 e 264 horas da aplicação de uréia. Ao final das 264 horas de avaliação, as perdas de amônia foram equivalentes para os tratamentos com aplicação em solo úmido, saturado ou sob lâmina de água, sendo os maiores picos de emissão de amônia entre 34 e 48 horas para o solo úmido e o saturado e 72 horas para a lâmina de água. A aplicação de N-uréia sobre a lâmina de água não evitou as perdas de N por volatilização de amônia. The first topdressing nitrogen (N) application to flooded rice can be done on dry soil or soil after ponding water, affecting ammonia volatilization rate and, consequently, nitrogen fertilization efficiency. This study was aimed at quantifing N losses by ammonia volatilization after urea application in a wetland soil with different soil water status. The experiment was carried out in a greenhouse, using 5kg pots with a Albaqualf with following treatments: N0 - control without urea application (wet soil); USSE - urea application on dry soil; USUM - urea application on wet soil; USSA - application on saturated soil; and USLA - urea application on soil after ponding water. The ammonia loss evaluations were made using a semi-open static collector at 10, 24, 34, 48, 72, 96, 144, 192, and 264 hours after urea application. At the end of 264 hours, the ammonia losses were similar for wet, saturated or ponding water soils, and the higher emission peaks were between 34 and 48 hours in wet and saturated soils and 72 hours in soil after ponding water. The N-urea application on ponding water did not avoid the N losses by volatilization.

The present investigation reports a study of contributions and limitations of the use of didactic activities based on analogies for the teaching of conceptual subjects of Physics in the secondary level school. Preoccupation in evaluating analogies influences in the student s learning was considered. To reach this purpose, didactics activities based on analogies were developed. Next, the familiarity of the analogies used in the activities as well as the justifications for this were analyzed through the application of a questionnaire to 157 students and 03 teachers, including one in a researcher position. They act at 2ª and 3ª grades of 4 public secondary level schools of Rio Grande do Sul 64 from Santa Maria, 44 from Candelária and 49 from Nova Palma town. Then, the didactics activities were implementing in the classes of these teachers. At this stage, productions developed by the students were used as instruments to information recording. These productions were gathered as implementations and video-recordings of two classes lasting 50 minutes each, during the school year of ten months. At the end of time, semi-structured interviews were audio-recorded with the teachers and later they were transcribed. The analyses of students answers show that they consider only the lived and visualized analogies. The justification used to the familiarization with the analogies progressed in different aspects. While some students look for lived situations and live experiences in order to justify the familiarity with the analogies, others use knowledge related to the scope of school subjects. The students not only hold knowledge and scientific information learned at school and out of it, as well as they utilize this knowledge and information to produce their answers. Through the implementations developed, it can be observed that meaning each student constructed, around a certain concept, was formed considering the amount of analogical relations that he had established, the limitations identified and the conclusions he elaborated. Thus, it is possible to infer that as the students better understand the process of learning through the use of analogies, it is possible they improve their capacity to compromise with higher levels of learning, that is, of establishing a greater number of relations, limits and of elaborating conclusions with better argumentation. In a general sense, the students observed that learning and, consequently, the improvement in the establishing of relations, identification of limitations and development of conclusions were developed in a progressive sense. This can be supported by the use of activities related to actions classified as procedural. Then, the learning of conceptual subjects through the use of Didactic Activities based on Analogies occurs via procedures. Thus, the learning of procedures occurs slowly and this was permitted throughout the development of activities. It might be inferred that none analogy based activity can be better than the other because all of them bring distinctive aspects. Therefore, it is necessary that their characteristics, familiarity with their knowledge, procedural abilities of the students and guidance of the teacher in their implementation be considered. Generally, analogies bring multiple characteristics, though some of their characteristics can be more observable than others, and some predominant ones can be enough. Commonly, the better students performance in the required activities was observed in that ones which presented the following characteristics: a) the target or analogy presented through images or physical patterns; b) analogies possible of being role played/ simulated; c) few number of related attributes and d) analogy extracted from the everyday (out the area of knowledge). In the current moment, it could be claimed that the Didactic Activities based on Analogies are presented as a possible way to the formation of concepts and to the scope of procedures. To sum up, what can be noted in this investigation is the fact that the students construct a comprehension about the concepts studied and that they are able to perform possible procedures of being analyzed using this kind of activity. That is, they are able to perform, compare, identify, argue and register through the articulation of conceptual and procedural aspects. A presente investigação relata um estudo das contribuições e limitações do uso de Atividades Didáticas baseadas em Analogias para o ensino de conteúdos conceituais de Física no Ensino Médio. Considerou-se a preocupação em avaliar a influência das analogias na aprendizagem dos alunos. Para tanto, procedeu-se a elaboração de Atividades Didáticas baseadas em Analogias. Em continuidade, verificou-se a familiaridade dos análogos, utilizados nas atividades e as justificativas apresentadas para isso, mediante a aplicação de um questionário a 157 alunos, de 03 professores, incluindo o professor-pesquisador, de 2a e 3a séries de 04 escolas da rede de Ensino Médio do Rio Grande do Sul, 64 de Santa Maria/RS, 44 de Candelária e 49 de Nova Palma. Na seqüência, implementou-se as atividades didáticas nas turmas dos respectivos professores. Nesta etapa foram utilizados como instrumentos para o registro de informações as produções realizadas pelos alunos durante as implementações e a vídeo-gravação das aulas, de duração média de dois períodos (50 minutos cada), ao longo de um período letivo de 10 meses, de março a dezembro de 2004. Ao final deste período, realizou-se com os professores entrevistas semi-estruturadas, audio-gravadas e posteriormente transcritas. A análise das respostas dos alunos revelou que consideram como familiares apenas os análogos vivenciados e visualizados, sendo que as justificativas, para a familiaridade com os análogos, avançaram em sentidos diferentes. Enquanto alguns alunos recorrem a situações vivenciadas, experiências de vida, para justificarem a familiaridade com o análogo, outros recorrem a conhecimentos que se enquadram no domínio dos conteúdos escolares. Os alunos não apenas possuem conhecimentos e informações científicas, provavelmente aprendidos na escola como fora dela, como também se utilizam destes conhecimentos e informações para produzirem suas respostas. Tendo em vista as implementações ocorridas podemos dizer que o significado que cada aluno construiu de um determinado conceito foi formado mediante o conjunto de relações analógicas que estabeleceu, as limitações que identificou e as conclusões que elaborou. Neste sentido, podemos inferir que à medida que os alunos adquirem uma maior compreensão do processo de aprendizagem com a utilização de analogias é possível que eles adquiram uma maior capacidade de se comprometerem com níveis mais elevados de aprendizagem, ou seja, de estabelecerem maior número de correspondências, de limites e de elaborarem sínteses conclusivas com maior argumentação. De maneira geral, comprovou-se que a aprendizagem e, portanto, o avanço no estabelecimento de correspondências, identificação de limitações e elaboração de sínteses conclusivas pelos alunos, aconteceu de forma progressiva. Isto é justificável por estarmos trabalhando, dentro das atividades, com ações que se classificam como conteúdos de caráter procedimental. Portanto, afirma-se que a aprendizagem de conteúdos conceituais, mediante o uso de Atividades Didáticas baseadas em Analogias, ocorre por meio de procedimentos. Por sua vez, a aprendizagem de procedimentos também ocorre de forma lenta, o que foi propiciado ao longo das atividades desenvolvidas. Nosso entendimento é que nenhuma Atividade Didática baseada em Analogia é melhor nem pior, pois todas apresentam aspectos distintos, sendo necessário levarmos em consideração, principalmente, suas características, a amiliaridade com o análogo, as habilidades procedimentais dos alunos e o encaminhamento do professor na implementação. Geralmente, as analogias têm características múltiplas, embora em muitas delas algumas prevaleçam sobre outras, e algumas características predominantes podem ser suficientes. Em geral, o desempenho melhor dos alunos nas tarefas solicitadas foi observado nas atividades que possuíam as seguintes características: a) alvo e/ou análogo representados mediante imagens ou modelos físicos; b) análogo possível de ser dramatizado/simulado; c) menor número de atributos a serem relacionados e d) análogo extraído do cotidiano (exterior a própria área de conhecimento). No presente momento, arriscaríamos afirmar que as Atividades Didáticas baseadas em Analogias mostraram-se como um dos possíveis caminhos à formação de conceitos e ao domínio de procedimentos. Em síntese, o que percebemos em nossa investigação é que os alunos construíram um entendimento dos conceitos estudados e habilitaram-se para realização de procedimentos possíveis de serem ensinados com este tipo de atividade. Representam, comparam, identificam, argumentam e registram, articulando o conceitual ao procedimental.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior In this work we study the interaction of carbon monoxide with semiconducting (8,0)carbon nanotube through a first principles theoretical approach. Using density functional theory based methods, we show that radial deformation produces alterations in the band structure of the nanotubes, with a monotonically decreasing energy gap as the tube is deformed. Such deformation modifes the electronic population of the orbitals, leading to an increasing in charge density in the most curved regions, augmenting the chemical reactivity in such regions. We show that the process is reversible and follows the classical laws of elasticity, where total energy is a quadratic function of the parameter є. We study the energetic, structural and electronic properties of carbon nanotubes substitucionally doped by silicon. We show that the sistem is stable, with formation energy 2,96 eV, and semiconducting with energy gap of 0,57 eV, presenting an unnocupied level 0,24 eV bellow the conducting band bottom. The charge density of that orbital points to a highly reactible site over the dopant. The interaction of carbon nanotubes with carbon monoxide was simulated through the analisis of several initial configurations, where molecule occupies different sites over the surface of the tube. In regular non-deformed nanotubes, the analisis of the band structure, orbital population and state and charge densities indicates no interaction between molecule and tube, whereas in deformed and/or doped nanotube a covalent bond is formed for at least one surface site. In є = 0; 3 deformed nanotubes and silicon doped regular nanotubes the moleculetube binding energy is 0,51 eV. The adsorption modifes the band structure in such a way the originally metallic system turns a semicondutor with energy gap of 0,36 eV. In doped nanotubes, the interaction induces a redution in the energy gap to 0,36 eV. Finally, we analise the effects over carbon monoxide adsorption of simultaneous radial deformation and silicon doping. The binding energy is 0,53 eV, the largest among the studied sistems. The adsorption leads to an energy gap of 0,08 eV. The process has total formation energy of 5,83 eV, by far the less energetically favorable. As a complementary result, we show that deformed nanotubes with a single vacancy present new chemical and physical properties, and we analise the dependence of such characteristics with the order where the process ocurres, both deformation followed by vacancy creation and vacancy creation followed by radial deformation. Nesta Dissertação estudamos a interação de monóxido de carbono com nanotubos de carbono (8,0) semicondutores através de uma abordagem teórica de primeiros princípios. Utilizando métodos baseados na teoria do funcional da densidade, mostramos que a deformação radial produz alterações no espectro de bandas de nanotubos, com gap de energia que decresce monotonicamente à medida que o tubo é deformado, podendo, inclusive, haver o cruzamento das bandas de valência e condução. A deformação modifica a população eletrônica dos orbitais, provocando um aumento na densidade de carga nas regiões de maior curvatura da superfície, o que, por sua vez, incrementa a reatividade química nessas regiões. Mostramos que o processo de deformação é reversível e obedece às leis clássicas da elasticidade, onde energia total é uma função quadrática do parâmetro de deformação є. Estudamos as propriedades energéticas, estruturais e eletrônicas de nanotubos de carbono dopados substitucionalmente com silício. Mostramos que o sistema é estável, com energia de formação de 2,96 eV e semicondutor com gap de energia de 0,57 eV, apresenta um nível desocupado 0,24 eV abaixo do fundo da banda de condução. A análise da densidade de carga eletrônica deste orbital aponta para a existência de um sítio de alta reatividade química sobre o dopante. A interação dos nanotubos de carbono com monóxido de carbono foi simulada através da análise de uma série de confiurações iniciais, nas quais a molécula ocupa diferentes sítios sobre a superfície do tubo. Em nanotubos de carbono regulares, a análise do espectro de bandas, da população orbital e das densidade de estado e carga indicam que não ocorre interação química entre molécula e tubo, enquanto em nanotubos deformados e/ou dopados uma ligação covalente é formada em pelo menos um sítio da superfície. Em nanotubos deformados até є = 0; 3 e em nanotubos regulares dopados com silício, a energia de ligação molécula-tubo é 0,51 eV. A adsorção de monóxido de carbono em nanotubos deformados modifica o espectro de bandas, de modo que o sistema originalmente metálico se torne semicondutor de gap 0,36 eV. Em nanotubos dopados, a interação com monóxido de carbono provoca a redução do gap de energia do espectro de bandas para 0,36 eV. Finalmente, analisamos os efeitos de deformação radial e dopagem com silício em um mesmo tubo sobre a adsorção de monóxido de carbono. A energia de ligação é 0,53 eV, a maior entre os sistemas estudados, e a adsorção leva ao reaparecimento de um gap de energia de 0,08 eV. O processo de deformação radial seguido de dopagem substitucional têm energia de formação total de 5,83 eV e, dos sistemas estudados, é o menos favorável energeticamente. Como resultado complementar, mostramos que nanotubos deformados com uma vacância apresentam novas propriedades físicas e químicas, e analisamos dependência destas características com a ordem do processo (deformação-formação de vacância ou forma de vacância-deformação).

The development of new nanocarriers for the so-called third-generation photosensitizers (FS) has contributed significantly to the evolution of photodynamic therapy (PDT). Due to its maximum absorption at wavelengths within the phototherapeutic window range (600-800 nm), low photochemical degradation, and adequate singlet oxygen quantum yield (ФΔ), magnesium phthalocyanine (MgPc) is considered a promising FS for use in PDT. However, its high hydrophobicity and formation of aggregates decrease its photodynamic activity in a physiological environment. Thus, the encapsulation of MgPc in nanostructures becomes necessary to improve its bioavailability and increase its phototherapeutic activity. From these considerations, the main objective of this work is to encapsulate MgPc in polymeric micelles obtained from block copolymers based on maltoheptaose (MH) and evaluate its photodynamic activity. By way of comparison, the encapsulation of MgPc in poly-ɛ-caprolactone (PCL) nanocapsules was also performed. The physicochemical characterization of the nanostructured systems (MH-b-PS@MgPc, MH-b-PMMA@MgPc, and PCL@MgPc) was carried out by determining the values of hydrodynamic diameter, polydipersion index, zeta potential, the total content of MgPc, encapsulation efficiency and physical stability over time by LUMiSizer. The photodynamic activity of the nanoparticles was evaluated by monitoring the photochemical degradation reaction of the chemical suppressor 1,3-diphenylisobenzofuran (DPBF). The kinetic profile of in vitro release of MgPc from the nanostructures and the toxicity and biodistribution of the nanocarriers against the nematodes Caenorhabditis elegans were also evaluated. The nanostructures presented nanometric sizes, low polydispersion indices (which confirm the homogeneity of the systems), negative zeta potential with high modulus values, and encapsulation efficiency above 95%. Analysis by LUMiSizer revealed that the polymeric micelles are highly stable in aqueous medium, with an estimated physical stability of three years. Evaluating the photodynamic activity of the nanoparticles it was concluded that polymeric micelles containing FS are capable of generating singlet oxygen at satisfactory levels for use in PDT, with Ф� values close to those of unencapsulated MgPc. The nanostructures present a sustained FS release profile, with biexponential model kinetics. The toxicity study showed that the nanoparticles cause a small reduction in the larval development of C. elegans, but do not induce lethality when the worms are exposed to low concentrations, and that they are mostly located in intestinal cells. Considering these results, it is concluded that nanostructured systems based on maltoheptaose are promising carriers for MgPc, with potential use in PDT. O desenvolvimento de novos nanocarreadores para os chamados fotossensibilizadores (FS) de terceira geração vêm contribuindo significativamente para a evolução da terapia fotodinâmica (TFD). Por apresentar máxima absorção em comprimento de onda dentro do intervalo da janela fototerapêutica (600-800 nm), baixa degradação fotoquímica e adequado rendimento quântico de oxigênio singleto (Ф), a ftalocianina de magnésio (MgPc) é considerada um FS promissor para utilização em TFD. Entretanto, sua alta hidrofobicidade e a formação de agregados diminuem sua atividade fotodinâmica em meio fisiológico. Assim, a encapsulação da MgPc em nanoestruturas torna-se necessária, a afim de melhorar sua biodisponibilidade e aumentar a sua atividade fototerapêutica. A partir dessas considerações, o principal objetivo deste trabalho é encapsular a MgPc em micelas poliméricas obtidas a partir de copolímeros em bloco baseados em maltoheptaose (MH) e avaliar a sua atividade fotodinâmica. A título de comparação também foi realizada a encapsulação da MgPc em nanocápsulas de poli--caprolactona (PCL). A caracterização físico-química dos sistemas nanoestruturados (MH-b-PS@MgPc, MH-b-PMMA@MgPc e PCL@MgPc) foi realizada através da determinação dos valores de diâmetro hidrodinâmico, índice de polidipersão, potencial zeta, teor total de MgPc, eficiência de encapsulamento e estabilidade física ao longo do tempo utilizando o equipamento LUMiSizer. A atividade fotodinâmica das nanopartículas foi avaliada a partir do monitoramento da reação de degradação fotoquímica do supressor químico 1,3-difenilisobenzofurano (DPBF). Também foram avaliados o perfil cinético de liberação in vitro da MgPc a partir das nanoestruturas, e a toxicidade e biodistribuição dos nanocarreadores frente aos nematódeos Caenorhabditis elegans. As nanoestruturas apresentaram tamanhos nanométricos, baixos índices de polidispersão (que confirmam a homogeneidade dos sistemas), potencial zeta negativo com altos valores em módulo e eficiência de encapsulamento acima de 95%. A análise por LUMiSizer revelou que as micelas poliméricas são altamente estáveis em meio aquoso, com estabilidade física estimada em três anos. Avaliando a atividade fotodinâmica das nanopartículas, concluiu-se que as micelas poliméricas contendo FS são capazes de gerar oxigênio singleto em níveis satisfatórios para o emprego em TFD, com valores de Ф próximos aos da MgPc não encapsulada. As nanoestruturas apresentam perfil sustentado de liberação do FS, com cinética de modelo biexponencial. O estudo de toxicidade demonstrou que as nanopartículas causam uma pequena redução do desenvolvimento larval dos C. elegans, mas não induzem letalidade quando os vermes são expostos a baixas concentrações, e que as mesmas estão majoritariamente distribuídas em células intestinais. Considerando estes resultados conclui-se que os sistemas nanoestruturados baseados em maltoheptaose são carreadores promissores para a MgPc, com potencial emprego na TFD.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Rice represents great socioeconomic importance for the state of Rio Grande do Sul, allowing Brazil to be among the largest producers of the crop in the world. However, in recent years the rice sector has been experiencing problems of reduced profitability, mainly affecting small producers, who need alternatives to add value to their product and make their production more profitable. With this, the organic rice cultivation system appears as an alternative for improvement for producers most affected by the low profitability of this culture. However, a problem that limits the yield of organically produced rice is the supply of nutrients to the plants, mainly nitrogen, requiring information on sources and doses of fertilizers for the cultivation of organic rice. In view of the above, the objective of the research was to identify sources and doses of organic fertilizers that replace mineral fertilizers allowing income to the producer, in addition to evaluating the yield and quality of grains, as well as the availability of nutrients by these fertilizers. Two experimental tests were carried out, one of incubation, carried out in the laboratory and one in the field, carried out in two agricultural seasons. The incubation test was installed to monitor N mineralization after application of organic fertilizers to the soil for 90 days. [...] O arroz representa grande importância socioeconômica para o estado do Rio Grande do Sul, possibilitando ao Brasil estar entre os maiores produtores da cultura no mundo. Porém, nos últimos anos o setor orizícola esteve passando por problemas de rentabilidade diminuída atingindo principalmente os pequenos produtores, os quais precisam de alternativas para agregar valor ao seu produto e tornar sua produção mais rentável. Com isto, o sistema de cultivo de arroz orgânico surge como uma alternativa de melhoria para os produtores mais atingidos pela baixa rentabilidade dessa cultura. No entanto, uma problemática que limita o rendimento do arroz produzido de forma orgânica é o fornecimento de nutrientes para as plantas, principalmente o nitrogênio, sendo necessárias informações de fontes e doses de fertilizantes para o cultivo do arroz orgânico. Diante do exposto, o objetivo da pesquisa foi identificar fontes e doses de fertilizantes orgânicos que substituam os fertilizantes minerais possibilitando renda ao produtor, além de avaliar o rendimento e qualidade de grãos, como também a disponibilidade dos nutrientes por esses fertilizantes. Foram conduzidos dois ensaios experimentais, um de incubação, realizado em laboratório e um a campo, realizado em duas safras agrícolas. O ensaio de incubação foi instalado para monitorar a mineralização do N após a aplicação dos fertilizantes orgânicos no solo durante 90 dias. [...]

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES A soil considered to be of good quality should allow for root growth without restrictions regarding chemical, physical and biological attributes and provide a greater volume of explored soil. The no-tillage system must have its attributes constantly monitored in order to predict future restrictions on root growth. In this sense, the objective of this work is to evaluate how the chemical attributes of the current soils are related to the liming and soil tillage carried out 25 years ago to correct the potential natural acidity in the transformation of the Pampa biome into a dryland forage and grain production area. The study was carried out in a plintic dystrophic Gray Argisol. The experimental design was randomized blocks and split plots, with four replications. The parcel constitutes the application modes of limestone, superficial and incorporated. The subplots consist of doses of limestone (0.0, 8.5 and 17.0 t ha-1 (half and total of the dose recommended by CQFS-RS/SC (1995)). In 2016, the limestone was re-applied superficially. The soybean root system was analyzed by means of root length, surface area, volume and mean diameter of the roots.For the chemical characterization of the soil, the active and potential acidity and the contents of available P and K and exchangeable Ca, Mg and Al were determined. were subjected to analysis of variance (in two-factor and three-factor arrangements) and, if there were significant differences, the means of treatments were compared by the Tukey test at 5% probability of error. the effects on the chemical attributes of the soil persist.The use of lime provided the neutralization of active acidity, potential acidity, increase in the contents of Ca2+ and Mg2- and decrease of Al3+. The reapplication of lime maintained the pronounced effects in the first layer (0- 7.5 cm). The dose was proportional to the amount of lime applied to neutralize the potential acidity. The soybean cultivar used is tolerant to conditions of aluminum saturation in the soil, not negatively affecting the components of the root system and showing no difference in productivity as a function of lime dose and application modes. Um solo considerado de boa qualidade deve possibilitar o crescimento radicular isento de restrições quanto a atributos químicos, físicos e biológicos e propiciar maior volume de solo explorado. O sistema plantio direto deve ter seus atributos constantemente monitorados a fim de prever futuras restrições ao crescimento radicular. Nesse sentido, o objetivo deste trabalho é avaliar como os atributos químicos dos solos atuais se relacionam com a calagem e revolvimento do solo feito há 25 anos para correção da acidez potencial natural na transformação do bioma Pampa em área de produção de forragens e grãos de sequeiro. O estudo foi realizado em um Argissolo Acinzentado distrófico plíntico. O delineamento experimental foi blocos ao acaso e parcelas subdivididas, com quatro repetições. A parcela constitui os modos de aplicação de calcário, superficial e incorporado. As subparcelas consistiram de doses de calcário (0,0; 8,5 e 17,0 t ha-1 (metade e total da dose recomendada pela CQFS-RS/SC (1995)). Em 2016 foi realizada a reaplicação do calcário superficialmente. Foi analisado o sistema radicular da soja por meio do comprimento radicular, da área superficial, do volume e do diâmetro médio das raízes. Para a caracterização química do solo foram determinadas a acidez ativa e a potencial e os teores de P e K disponíveis e de Ca, Mg e Al trocáveis. As variáveis foram submetidas à análise de variância (em arranjos bifatorial e trifatorial) e, havendo diferenças significativas, as médias dos tratamentos foram comparadas Ca2+ e Mg2pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade de erro. Após 25 anos da aplicação de calcário, superficial e incorporado, ainda persistem os efeitos nos atributos químicos do solo. O uso do calcário proporcionou a neutralização da acidez ativa, acidez potencial, aumento dos teores de e diminuição do Al3+. A reaplicação do calcário manteve os efeitos pronunciados na primeira camada (0-7,5 cm). O efeito da dose foi proporcional à quantidade de calcário aplicado para neutralização da acidez potencial. A cultivar de soja utilizada apresenta tolerância a condições de saturação por alumínio no solo, não afetando negativamente os componentes do sistema radicular e não apresentando diferença na produtividade em função da dose de calcário e modos de aplicação.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Cotton (Gossypium hirsutum L.) is an important agricultural crop in the Brazilian Cerrado region and is frequently grown under conventional soil tillage (CT), monoculture and/or in succession with grain crops, such as soybean (Glycine max L. Merrill). Therefore, the soils in areas under CT can have low quality and be in a process of degradation. Crop systems that involve no-tillage (NT) and cover crops in succession and/or rotation with the main crops are important and viable alternatives to the Cerrado’s production systems. These management practices promote changes in the soil chemical attributes, the soil organic matter (SOM) dynamics, and the overall soil quality. However, the intensity of such processes is yet not well understood for the Cerrado’s environment neither it’s reflexes on the grain crops productivity. Therefore, this study aims to evaluate the effect of different long-term management practices on the vertical nutrient distribution, SOM dynamics, soil quality and its influence on soybean yield in a heavy clay Oxisol. Stratified soil samples were collected in an experiment conducted by the Fundação MT in Itiquira - MT involving different crop systems [fallow, cotton, corn (Zea mays), soybean, millet (Pennisetum glaucum), brachiaria (Urochloa ruziziensis) and crotalaria (Crotalaria sp.)] and soil tillage (CT and NT) after 11 years of experiment conduction. Selected soil chemical properties (acidity attributes and nutrient availability indexes), total organic carbon (TOC), physical fractions of carbon, indexes of soil quality, and its relationship with soybean yield were analyzed. The NT presented better soil acidity conditions and nutrient availability in the soil superficial layer while presenting certain limitations below the soil top 10 cm layer. Moreover, the NT system has a strong gradient of nutrient availability along the soil profile, while at the CT the nutrients’ distribution was more homogeneous at the soil top 20 cm layer. The impact of both crop and soil tillage system on soil TOC and its fractions was more evident in the topsoil, where the highest TOC concentrations were observed under NT and in the cropping systems with cover crops. The most diversified cropping systems had little or no influence on the soil quality indexes [Carbon stock, Carbon Stratification Ratio (CSR), and Carbon Management Index (CMI)] but differed from the fallow system. Hence, the NT associated with diversified cropping systems has a greater capacity to enhance soil quality, which is evidenced by the higher CSR and CMI indexes values. Soybean yield was not affected by soil tillage but responded positively to the cropping systems, with lower yields occurring in the fallow system compared to the other cropping systems. The fallow crop system presented similar soil fertility levels but significantly lower yield than other cropping systems, which indicates that the soil quality was responsible for determining soybean productivity. O algodão (Gossypium hirsutum L.) é uma importante cultura agrícola no Cerrado brasileiro e é frequentemente cultivada sob preparo convencional (PC) do solo e monocultivo ou em sucessão com culturas de grãos, como a soja (Glycine max L. Merrill). Dessa forma, os solos dessas áreas manejadas sob PC podem apresentar baixa qualidade e estarem em processo de degradação. Sistemas de cultivo que envolvem o plantio direto (PD) e uso de plantas de cobertura em sucessão/rotação com as culturas principais são alternativas viáveis para os sistemas de produção do Cerrado. A adoção dessas práticas de manejo promove mudanças nos atributos químicos, na dinâmica da matéria orgânica (MOS) e na qualidade do solo que ainda não são bem compreendidos para o ambiente do Cerrado, bem como seus reflexos na produtividade das culturas de produção de grãos. Nesse sentido, o trabalho objetiva avaliar o efeito de diferentes práticas de manejo a longo prazo sobre a distribuição vertical de nutrientes, a dinâmica da MOS, a qualidade do solo e sua influência sobre a produtividade da soja em um Latossolo de textura argilosa. Amostras de solo estratificadas foram coletadas em experimento conduzido pela Fundação MT em Itiquira - MT envolvendo diferentes sistemas de culturas [pousio, algodão, milho (Zea mays L.), soja, milheto (Pennisetum glaucum), braquiária (Urochloa ruziziensis) e crotalária (Crotalaria sp.)] e preparos de solo (PC e PD), após 11 anos da instalação do experimento. Foram analisadas as propriedades químicas (atributos da acidez e disponibilidade de nutrientes), o carbono orgânico total (COT) e as frações físicas do carbono, os índices de qualidade do solo e sua relação com a produtividade da soja. O PD apresentou melhores condições de acidez do solo e disponibilidade de nutrientes na camada superficial, mas apresentou algumas limitações abaixo de 10 cm de profundidade. Além disso, o PD apresentou um forte gradiente de disponibilidade de nutrientes no perfil do solo, enquanto que sob PC a distribuição de nutrientes foi mais homogênea até 20 cm de profundidade. O impacto dos sistemas de culturas e preparos de solo sobre o COT e suas frações foram mais acentuadas na camada superficial do solo, onde as maiores concentrações foram observadas sob PD e nos sistemas de culturas que receberam plantas de cobertura. Os sistemas de culturas mais diversificados apresentaram pouca ou nenhuma diferença em relação aos indicadores da qualidade do solo [Estoque de Carbono, Razão de Estratificação de Carbono (REC) e Índice de Manejo de Carbono (IMC)], mas diferiram do sistema sob pousio. Dessa forma, o PD associado a sistemas de culturas diversificados apresenta maior capacidade de promover a qualidade do solo, o que é evidenciado pelos maiores valores dos indicadores REC e IMC. A produtividade da soja não foi afetada pelo preparo de solo, mas respondeu aos sistemas de culturas, sendo inferior no sistema sob pousio quando comparado aos demais sistemas de culturas. O sistema de culturas sob pousio apresentou níveis de fertilidade semelhantes aos demais sistemas de culturas, indicando que a qualidade do solo foi responsável por determinar a produtividade da soja.

The use of agricultural and industrial residues as agricultural fertilizer besides to reduce environmental problems, allows the crop production with lower demand for mineral fertilizers. The tobacco processing in industries produces large amount of residues, called tobacco powder. This powder has potential to use in agriculture, however due the brazilian legislation that restrict its incorporation directaly in soils and excessive dust generation and bad odors it is transformed in compost for agricultural use through solid state fermentation (SSF). The SSF to treat tobacco residues is a recent process therefor are necesary studies about for nutrients supply to crops. The objective of this study was to evaluate the efect of soil type and application mode of tobacco powder and compost on carbon (C) and nitrogen (N) mineralization under laboratory conditions and under field conditions the fertilizer potential of the compost for sudan grass. Was performed a incubation during 100 days, in two contrasting soils to evaluate the efect of the location (incorporated or surface applied) about the C and N mineralization of the powder and compost. The C and N mineralization was greater in the powder than in the compost regardless of the soil type and residue location. In average, 44% C and 20% N of the tobacco powder were mineralized in 100 days and 36% C and 12% N of the compost. The soil type affected of the C and N mineralization only in the initial stage of decomposition and was higher in sandy soil. The mineralization of N from organic residues was not affected by residue location in sandy soil, but in clay soil the N mineralization was higher when the residues were placement on surface. In the field, different doses of compost were applied in soil to evaluate the effect on dry matter (DM) production, on N accumulation by plants and nitrogen use efficiency by plants of sudan grass. Were tested the doses: 0, 11, 22 and 44 Mg ha-1 of compost besides a treatment with mineral adubation, incorporated or applied on soil surface. The aplication on surface resulted in higher productivity and N accumulated when comparated the incorporated of composto on soil. Higher doses resulted in higher DM and N acumulated, however lower efficiency of the use of N. In treatment whit mineral fertilizer the DM production and N acumulatted were similar to the treatment with 11 Mg ha-1 of compost. O aproveitamento de resíduos agropecuários e industriais como fertilizante agrícola, além de reduzir passivos ambientais, permite a produção de culturas com menor demanda por fertilizantes minerais. O processamento de tabaco nas indústrias fumageiras gera grande quantidades de resíduos, denominado de pó de tabaco. Esse pó possui potencial para uso agrícola, no entanto devido a restrições na legislação quanto a sua incorporação direta no solo e por problemas de aplicação como geração excesiva de poeira e maus odores, ele é transformado em um composto para uso agrícola via fermentação em estado sólido. Por se tratar de um processo recente, são necessários estudos sobre o potencial que esse composto tem de fornecer nutrientes às culturas. Nessa perspectiva, o objetivo desse trabalho foi avaliar o efeito do tipo de solo e do modo de aplicação de pó de tabaco e do composto no solo sobre a mineralização do C e do N em condições controladas e também o potencial fertilizante do composto ao capim sudão em condições de campo. Foi realizada uma incubação em laboratório durante 100 dias, em dois solos com características químicas e físicas contrastantes (Argissolo e Neossolo Flúvico), para avaliar o efeito da localização no solo (incorporação e aplicação superficial) sobre a mineralização do C e do N do pó e do composto. A mineralização do C e do N foi maior no pó de tabaco do que no composto, independentemente do tipo de solo e da localização dos resíduos orgânicos no solo. Em média, 44 % do C e 20 % do N do pó de tabaco foram mineralizados em 100 dias e 36 % do C e 12 % do N do composto. O tipo de solo afetou a mineralização do C e do N dos resíduos orgânicos apenas na fase inicial de decomposição, sendo maior no solo arenoso. A mineralização do N dos resíduos orgânicos não foi afetada pelo modo de aplicação no solo com menor teor de argila (Neossolo Flúvico), enquanto no solo com maior teor de argila (Argissolo) ela foi maior quando os resíduos foram adicionados na superfície do solo. No campo foram aplicadas no solo diferentes doses do composto de pó de tabaco para avaliar seu efeito na produção de matéria seca (MS), no acúmulo de nitrogênio (N) pelas plantas e nos índices de eficiência do N no capim sudão. Foram testadas diferentes doses de composto: 0, 11, 22 e 44 Mg ha-1, além de um tratamento com adubação mineral, NPK, de modo incorporado e na superfície do solo. A aplicação do composto em superfície refletiu em maior produtividade e eficiência agronômica quando comparada a sua incorporação no solo. Quanto maior a dose do composto de tabaco aplicada, maior foi a produção de MS e o acúmulo de N, no entanto menor a eficiência agronômica e a recuperação aparente do N. No tratamento com NPK a produção de MS e acúmulo de N foi semelhante ao tratamento onde foram aplicadas 11 Mg ha-1 do composto.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Among the constituents of the soil, special attention is given to soil clay and soil organic matter (SOM), since, among other aspects, they are determinant for nutrient retention and for the formation of aggregates, which directly affect the productive potential of crops. The most commonly used methods for quantification of these constituents present some disadvantages, such as the use of chemical reagents and the generation of residues. The Near Infrared Spectroscopy (NIRS) arises as an alternative to such methods. The objective of this work is to develop models for the quantification of clay and organic matter contents in soil samples using spectral data obtained via NIRS. 400 soil samples from the UFSM routine laboratory were used for generating the calibration curve, 100 for each soil clay class (class 1 clay > 60%; class 2 clay between 41 and 60%; class 3 clay between 21 and 40%; and class 4 clay ≤ 20. Clay and organic matter contents were determined via densimeter and sulfochromic solution methods, respectively. The untreated spectra (absorbance) and the pretreated spectra (Savitzky-Golay derivative) of the 400 samples were used for calibration purposes with previously known mathematical models. For calibration, we used models with four algorithms: Multiple Linear Regression (MLR), Partial Last Squares Regression (PLSR), Support Vector Machine (SVM), and Gaussian Process Regression (GPR). The validation of the curve was performed with the model that presented the best performance in the calibration (higher R2 and lower RMSE) and in two ways: with 40 random samples (10 of each clay class) used in the calibration; and with 200 new unknown samples (50 of each class of clay) from the UFSM routine laboratory. The clay content of the soil samples affects the predictive capacity of the calibration curve for the estimation of the SOM content via NIRS. The validation of the curves presented worse performance (higher R² and lower RMSE) when carried out on unknown samples. The model tends to overestimate the lower contents and to underestimate the higher contents of clay and SOM. Despite its potential, in order to use the prediction of these attributes via NIRS in soil analysis laboratories, further calibration studies are necessary. Dentre os constituintes do solo, especial atenção é voltada aos teores de argila e de matéria orgânica do solo (MOS), pois, entre outros aspectos, são determinantes para retenção de nutrientes e a formação de agregados no solo, os quais afetam diretamente o potencial produtivo das culturas. Os métodos mais comumente utilizados para quantificação destes constituintes apresentam algumas desvantagens, como o uso de reagentes químicos, a geração de resíduos, a demora na execução das análises, além de serem trabalhosas. Uma alternativa a estes métodos é o uso da espectroscopia no infravermelho próximo (Near Infrared Spectroscopy – NIRS). O objetivo deste trabalho é desenvolver modelos de quantificação dos teores de argila e de matéria orgânica em amostras de solo utilizando dados espectrais por meio da técnica de espectroscopia no infravermelho próximo - NIRS. Foram utilizadas 400 amostras de solos oriundas do laboratório de rotina da UFSM, 100 para cada classe de argila do solo (classe 1 argila > 60%; classe 2 argila entre 41 e 60%; classe 3 argila entre 21 e 40% e classe 4 argila ≤ 20%), para geração de uma curva de calibração. A argila foi determinada pelo método do densímetro e a matéria orgânica por meio da solução sulfocrômica. Para calibração com modelos matemáticos previamente conhecidos, utilizou-se os espectros brutos (absorbância) e com pré-tratamento espectral (Savitzky-Golay derivative) das 400 amostras. Para calibração foram utilizados modelos com quatro algoritmos: Multiple linear regression (MLR), Partial last squares regression (PLSR), Support vector machine (SVM) e Gaussian process regression (GPR). A validação da curva foi realizada com o modelo que apresentou melhor desempenho na calibração (maior R2 e menor RMSE) e de duas maneiras: com 40 amostras aleatórias (10 de cada classe de argila) utilizadas na calibração e com outras 200 novas amostras (50 de cada classe de argila) desconhecidas oriundas do laboratório de rotina da UFSM. O teor de argila das amostras de solo afeta a capacidade preditiva da curva de calibração da estimativa do teor de MOS pelo NIRS. A validação das curvas apresentou pior desempenho (maior R² e menor RMSE) quando feita a partir de amostras desconhecidas, cujo modelo tende a superestimar os teores mais baixos e subestimar os teores mais elevados de argila e MOS. Apesar do potencial do NIRS, para que a predição destes atributos via NIRS seja utilizada em laboratórios de análises de solos, outros estudos de calibração ainda são necessários.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES The state of Rio Grande do Sul is the largest rice producer in Brazil and the main cultivation system is irrigation by flooding. In this system, under anaerobic conditions, iron (Fe3+) present in the oxides is reduced to Fe2+, a soluble form and, consequently, more available to plants. The greater amount of Fe2+ in the soil solution may become toxic to the rice, causing damage to the producers. A common practice in the treatment of rice is the burning of rice husks in the generation of heat for the drying of the grains, generating large amounts of ashes at each harvest. Another material, also produced from the burning of plant residues under controlled conditions of time and temperature, is biochar. The biochar, as well as the ashes, have adsorption capacity for metal species and could be used as adsorbents in rice fields where high Fe2+ concentrations are found after flooding. In this study, a rice husk biochar (RHB) and two ashes (RHA1 and RHA2) were characterized by several chemical and physical parameters as well as their Fe2+ retention capacity in solution. Although the difference in carbon (C) content of biochar (46%) and ash (16% and 0.93%) was large, as well as other surface characteristics, RHB had an average adsorption capacity of 5.53 mg Fe2+ g-1 and the ash between 6.74 and 7.22 mg Fe2+ g-1. Subsequently, these materials were applied in the cultivation of rice in greenhouse at doses equivalent to 5 Mg ha-1, 10 Mg ha-1 and 15 Mg ha-1. With the application, there was a significant increase in Fe contents after 36 days of flooding. N, K, Ca and Mg nutrients also had a significant increase in soil solution. In the plant tissue, no change in Fe content was observed and the contents of K increased, and Ca and Zn reduced slightly. The application of biochar and ash at the doses used was not able to produce significant positive effects in reducing the viability of iron in flooded rice cultivation. O estado do Rio Grande do Sul (RS) é o maior produtor de arroz no Brasil e o principal sistema de cultivo é o de irrigação por alagamento. Neste sistema, em condições anaeróbicas, o ferro (Fe³+) presente nos óxidos se reduz a Fe²+, uma forma solúvel e, por consequência, mais disponível às plantas. A maior quantidade de Fe²+ na solução do solo pode vir a se tornar tóxico ao arroz, causando prejuízos aos produtores. Uma prática comum no beneficiamento do arroz é a queima da casca de arroz na geração de calor para a secagem dos grãos, gerando grandes quantidades de cinzas a cada safra. Outro material também produzido a partir da queima de resíduos vegetais em condições de tempo e temperatura controladas é o biocarvão. O biocarvão e as cinzas possuem capacidade de adsorção para espécies metálicas e poderiam ser utilizados como adsorventes em lavouras de arroz onde se encontram elevadas concentrações de Fe2+após o alagamento. Neste estudo, um biocarvão de casca de arroz (RHB) e duas cinzas (RHA1 e RHA2) foram caracterizadas por diversos parâmetros químicos e físicos assim como suas capacidades de retenção de Fe2+ em solução. Embora a diferença da quantidade de carbono (C) do biocarvão (46%) e das cinzas (16% e 0,93%) tenha sido grande, assim como outras características de superfície, o RHB apresentou capacidade de adsorção média de 5,53 mg Fe2+ g-1 e as cinzas entre 6,74 e 7,22 mg Fe2+ g-1. Posteriormente, estes materiais foram aplicados no cultivo de arroz, em casa-de-vegetação, nas doses equivalentes a 5 Mg ha-1, 10 Mg ha-1 e 15 Mg ha-1. Com a aplicação houve um aumento significativo dos teores de Fe após o 36º dia de alagamento. Os nutrientes N, K, Ca e Mg também tiveram aumento significativo na solução do solo. No tecido das plantas não foi verificado alteração nos teores de Fe e os teores de K apresentaram aumento e os de Ca e Zn uma pequena redução. A aplicação de biocarvão e cinzas nas doses utilizadas não foi capaz de produzir efeitos significativos positivos na redução da disponibilidade de ferro no cultivo de arroz irrigado por alagamento.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq Rice is an important food source for the world's population and is a substantial crop for Southern Brazil economic development. Nitrogen (N) is one of the most limiting nutrients for rice crop production, and the current N fertilizer recommendation for rice in Southern Brazil is based on soil organic matter (SOM) content at the 0-20 cm layer. However, the recommended N rates are very close for the different SOM classes and there is not always a yield increase by adding fertilizer. In flooded soils, the water input affects the dynamics of SOM decomposition and the N cycle, making it more difficult to predict the N rate based only on SOM content. More accurate N availability indexes, the N evaluation in soil profile and its recovery by rice plants, as well as the effect of N from greater soil depths on rice root morphology can help to improve our understanding on the nutrient dynamics in this production system, while contributing to improve the crop N fertilizer recommendation. This work aims to broaden our understanding of N dynamics in areas cultivated with rice and its relationship with soil properties, as well as identifying the capacity of plants to use N available at greater soil depths. A study was conducted to evaluate the total content and the amount of clay fixed ammonium (CF-NH4) extracted by the Nitrogen Soil Test for Rice (N-STaR) in soils from Arkansas, United States. In soils from southern Brazil, we evaluate the alkaline hydrolyzable N (AH-N) distribution in soil profile and its relationship with soil properties; we investigated the rice N recovery and absorption dynamics from different soil depths; and the effect of N from different soil depths on rice root growth and plant nutrition was also evaluated. The CF-NH4 represents 24.8 and 28.1% of the total N content at the 0-15 and 15-30 cm layers respectively, and the N-STaR estimates that a small proportion (

In near future the disposal of organic wastes may be a serious problem in Southern Brazil as the region has plentiful amounts of animal farms and crop production. Preparing biochar can be a strategy to dispose off these organic wastes in a suitable way by getting benefits in agriculture soils. So, according to the availability of the materials, we proposed a study to prepare biochars from swine (SMB), poultry (PMB) and cattle (CMB) manures and from rice (RSB), soybean (SSB) and corn (CSB) straws and I) to characterize on the basis of their chemical and degradation characteristics, and carbon (C) mineralization when incorporated in soil and II) to increase soil pH and reduce Al concentration in soil III) to evaluate the influence of biochars application on wheat in combination with nitrogen fertilizer ((NH4)2SO3) and their residual effect on soybean crop under no tillage system. Biochars were prepared at 450 °C in muffle furnace for 1 h with 10 °C increase in temperature min-1. All biochars were alkaline in nature with pH >9.5. Overall C content and CEC were higher in crop straw biochars than in animal manures biochars. On the other hand, for nutrient contents (N, P, K, Ca, Mg and micronutrients) animal manures biochars presented higher concentration as compared to the crop straw biochars. The Fourier- Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) spectroscopy of biochars presented the assurance of the less nutrient loss from the materials during pyrolysis condition at low temperatures. The addition of biochars in soil emitted a small amount of CO2 enhancing the C sequestration in soil. The addition of biochar in soil at rate of 0, 5, 10 and 20 Mg ha-1 increased soil pH and reduced the exchangeable Al up to a certain extent, that confirms that the addition of low temperature biochars can be an appropriate technique to enhance soil pH and decline exchangeable Al contents in acidic soils. The addition of 0, 10 and 20 Mg ha-1 of biochars in undisturbed soil along with ammonium fertilizer increased plant height, and dry mass of wheat grown up to florescence, while the addition of biochars without N showed a slight increase in comparison to control (without biochar and without N). The residual effects of biochars on soybean also presented same behavior to previous crop (wheat), where the previous N application enhanced the soybean plant height and crop straw as well. After the experiments, stratified samples (0-5, 5-10, 10-15, 15-25 cm) were analyzed for NO3 -, NH4 +, P, K, Ca, Mg, pH and exchangeable Al contents. We found that in soil top 5 cm the NO3 -, NH4 +, and P contents were influenced with biochar doses and with application of N but in deeper layers there were no significant differences among biochars, doses as well as N application. Soil pH and exchangeable Al were also affected directly up to 5 cm depth, while with the increase in depth decreases soil pH and increases exchangeable Al contents. Hence, it can be concluded that the biochars prepared from crop straws at low temperature are rich in C contents, have more CEC, presented less C mineralization, and promote soil pH increase and exchangeable Al decrease, when incorporated in soil under incubation conditions, while in greenhouse conditions all biochars were comparatively equal to each other even at different doses. The increase in biochars rate increased the nutrients retention in soil, while no difference occurred between animal manure and crop straw derived biochars. Thus, biochars can be considered a suitable alternative for organic waste disposal, while promoting C sequestration and enhancing soil fertility. Em um futuro próximo, o descarte de resíduos orgânicos pode ser um problema sério no Sul do Brasil, visto que a região possui grande quantidade de fazendas com criação animal e produção vegetal. O preparo de biocarvão pode ser uma estratégia para o descarte destes resíduos orgânicos de maneira adequada, obtendo benefícios para os solos agrícolas. Assim, de acordo com a disponibilidade de materiais, propusemos um estudo com o intuito de preparar biocarvões a partir de dejetos de suínos (SMB), de aves (PMB) e de bovinos (CMB) e da palha de arroz (RSB), de soja (SSB) e de milho (CSB) e: I) realizar sua caracterização com base em suas características químicas e de degradação e pela mineralização do carbono (C) quando incorporados ao solo; II) aumentar o pH do solo e reduzir a concentração de Al no solo; e III) avaliar a influência da aplicação de biocarvões no trigo em combinação com fertilizante nitrogenado ((NH4)2SO3) e seu efeito residual na cultura da soja sob sistema plantio direto. Os biocarvões foram preparados a 450 °C em forno mufla com aumento da temperatura em 10 °C min-1 por 1 h. Todos os biocarvões apresentaram natureza alcalina, tendo pH>9,5. De modo geral, os teores de C e a CTC foram maiores nos biocarvões de resíduos vegetais em relação aos biocarvões de dejetos animais. Por outro lado, para os teores de nutrientes (N, P, K, Ca, Mg e micronutrientes), os biocarvões de dejetos animais apresentaram maior concentração em relação aos provenientes de resíduos vegetais. A espectroscopia FTIR dos biocarvões demonstrou a garantia da menor perda de nutrientes dos materiais durante o processo de pirólise sob baixas temperaturas. A adição de biocarvão ao solo emitiu uma pequena quantidade de CO2, aumentando o sequestro de C no solo. A adição de biocarvão no solo nas doses de 0, 5, 10 e 20 Mg ha-1 aumentou o pH do solo e reduziu o Al trocável até certo ponto, o que confirma que a adição de biocarvões produzidos sob baixa temperatura pode ser uma técnica apropriada para melhorar o pH do solo e reduzir os teores de Al trocáveis em solos ácidos. A adição de 0, 10 e 20 Mg ha-1 de biocarvão em solo não perturbado, juntamente com o fertilizante amoniacal, aumentou a altura das plantas e a massa seca do trigo até o florescimento, enquanto que a adição de biocarvões sem N apresentou um leve aumento em relação ao controle (sem biocarvão e sem N). Os efeitos residuais do biocarvão na soja também apresentaram comportamento semelhante ao do cultivo anterior (trigo), onde a adição prévia de N aumentou a altura da planta de soja, bem como a produção de palha da cultura. Após os experimentos, amostras de solo estratificadas (0-5, 5-10, 10-15 e 15-25 cm) foram analisadas para determinação dos valores de pH e dos teores de NO3 -, NH4 +, P, K Ca, Mg e Al trocável. Foi possível verificar que nos 5 cm superficiais do solo os teores de NO3 -, NH4 + e P foram influenciados com as doses de biocarvão e com a aplicação de N. Contudo, nas camadas mais profundas não houve diferenças significativas entre os biocarvões, bem como para a aplicação de N. O pH e o Al trocável do solo também foram diretamente afetados até 5 cm de profundidade, enquanto que com o aumento da profundidade o pH do solo diminui e o teor de Al trocável aumenta. Assim, pode-se concluir que os biocarvões preparados a partir de resíduos vegetais sob baixa temperatura são ricos em C, têm maior CTC, apresentam menor mineralização de C e promovem o aumento do pH do solo e a diminuição de Al trocável quando incorporados ao solo sob condições de incubação, enquanto que em condições de casa de vegetação todos os biocarvões foram comparativamente iguais entre si, mesmo em doses diferentes. O aumento na dose de biocarvão aumentou a retenção de nutrientes no solo, enquanto não houve diferença entre os biocarvões derivados de dejetos animais e de resíduos vegetais. Deste modo, o biocarvão pode ser considerado uma alternativa adequada para o descarte de resíduos orgânicos, promovendo o sequestro de C e o aumento da fertilidade do solo.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES In the absence of an external magnetic field, the heavy-fermion compound URu2Si2 exhibits a second-order phase transition at 17.5 K. This transition is marked by a mean-field-like anomaly in the specific heat, by the existence of anisotropic magnetic susceptibility, and by a huge loss of entropy. Measurements on URu2Si2 show that this transition produces a gap with magnitude between 7.5 and 5 meV which develops over 40% of the Fermi-surface. Despite intensive theoretical and experimental research, even after almost thirty years, the nature of the hidden order phase, as it is called, remains unraveled. Initially, it was thought that this transition was a kind of antiferromagnetic transition. However, pressure measurements showed that a transition to an antiferromagnetic state occurs only above 0,5 GPa. Recently, a theory based in the underscreened Anderson Lattice Model has been proposed to describe the order parameter of the hidden order phase (RISEBOROUGH; COQBLIN; MAGALHAES, 2012) of URu2Si2. In the present work, we show that the proposed model exhibits a delicate competition between the “Hidden Order” and a Neel antiferromagnetic phase, and that it might also describe the first-order transition in URu2Si2 found by applying pressure. We assume that the pressure has the effect of increasing both the tight-binding hopping integrals for the conduction and the 5f bands. We observe that the “Hidden Ordered” state only appears for a very limited range of occupation numbers. The analysis of the Helmholtz Free Energy shows a Neel antiferromagnetic state followed by a “Hidden Order ” state and then a second Neel antiferromagnetic state as the band widths are increased. The bondaries of the paramagnetic state are obtained via second-order instabilities. The Neel antiferromagnetic state also was investigated.The results show a region of first order transitions between two antiferromagnetic phases, ending at a critical point. Besides that, there is a tricritical point at the low temperature and high value of band width region. Also, it was verified changes on Fermi surface topology in the Neel antiferromagnetic state and a parcial reconstruction on Fermi surface. This reconstruction follows the line of first order transition between the antiferromagnetic phases and it extends beyond the critical point, suggesting that there may be a Lifshitz transition in this region of parameters. Na ausência de um campo magnético externo, o composto URu2Si2 exibe uma transição de fase de segunda ordem à 17,5 K. Essa transição é marcada por uma anomalia no calor específico, pela existência de uma susceptibilidade magnética anisotrópica e por uma grande perda de entropia. Resultados experimentais mostram que essa transição produz um gap de intensidade entre 5 e 7,5 meV que se desenvolve sobre 40% da superfície de Fermi. Após mais de 30 anos de intensa pesquisa teórica e experimental, a natureza da fase "Ordem Oculta", como é conhecida, permanece uma incógnita. Inicialmente, pensava-se que essa transição era um tipo de transição antiferromagnética. Contudo, à pressão acima de 0,5 GPa o sistema evolui para um estado antiferromagnético via transição de fase de primeira ordem. Recentemente, uma teoria baseada no modelo Underscreened Anderson Lattice propôs um parâmetro de ordem para descrever a fase "Ordem Oculta" (RISEBOROUGH; COQBLIN; MAGALHAES, 2012) do URu2Si2. No presente trabalho, verifica-se que o modelo proposto exibe uma delicada competição entre as fases "Ordem Oculta" e de Neel, e que o mesmo também é capaz de descrever a transição de primeira ordem da fase "Ordem Oculta" para a fase de Neel devido ao aumento da pressão. Os resultados foram obtidos assumindo que a pressão tem como efeito o aumento do hopping das bandas d e 5f. Também observou-se que a "Ordem Oculta" aparece somente para alguns números de ocupação. A análise da energia livre de Helmholtz mostra que conforme a largura das bandas aumenta o sistema passa de um estado Neel para "Ordem Oculta", e depois novamente para um estado de Neel. Os limites da fase paramagnética foram obtidos através de instabilidades de segunda ordem. A fase de Neel também foi investigada. Os resultados mostram uma região de transições de primeira ordem entre duas fases antiferromagnéticas, que termina em um ponto crítico. Além disso, há um ponto tri-crítico localizado na região de baixas temperaturas e altos valores de largura de banda. Também verificou-se mudanças na topologia da superfície de Fermi no estado de Neel e a reconstrução de parte da superfície de Fermi. Essa reconstrução acompanha a linha de transição de primeira ordem entre as fases antiferromagnéticas e se estende além do ponto crítico sugerindo que pode existir uma transição de Lifshitz nessa região de parâmetros.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES The exchange bias (EB) arises, generally, from the interfacial coupling between a ferromagnetic layer (FM) and an antiferromagnetic layer (AFM). The most well-known manifestations of this phenomenon, in samples with a FM/AFM interface, are the field shift in the magnetization curves and the increase in the coercive field when compared to the uncoupled FM material. Many experimental results have shown that the exchange bias field (Heb) and coercivity (HC) in FM/AFM bilayers are inversely proportional to the FM layer thickness. On the other hand, the relationship between these parameters and the AFM layer is more complicated and the particularities of each system will define how the evolution of Heb and HC with the AFM thickness will be. The general rule is that there exists a critical thickness of the AFM below which the EB vanishes. In this thesis, in order to investigate the emergence and evolution of EB as a function of the AFM layer thickness, NiFe(50 nm)/FeMn(tAFM) bilayers were produced with 3 nm tAFM 30 nm. The work was carried out by means of structural and magnetic characterization techniques, such as X-ray reflectivity and diffraction, magnetometry and ferromagnetic resonance (at a fixed frequency and broadband). The results obtained by static and dynamic magnetic characterization have shown that, for this FM/AFM system, the EB arises when tAFM 6 nm. A description of the angular evolution of the ferromagnetic resonance field, considering the Zeeman, demagnetization, uniaxial, unidirectional and rotatable energies, confirmed the existence of a misalignment between the uniaxial and unidirectional anisotropies axes, which was found to be dependent on the AFM layer thickness. In addition, the evaluation of the ferromagnetic resonance linewidth as a function of temperature, performed for two samples, presented a peak at approximately 75 K, which was interpreted in terms of inomogeneities in the samples. O exchange bias (EB) surge, comumente, do acoplamento interfacial entre uma camada ferromagnética (FM) e uma camada antiferromagnética (AFM). As duas manifestações mais bem conhecidas desse fenômeno, em amostras com uma interface FM/AFM, são o deslocamento em campo das curvas de magnetização e o aumento da coercividade quando comparada à do material FM desacoplado. A maior parte dos resultados experimentais tem mostrado que os campos de exchange bias (Heb) e coercivo (HC) de bicamadas FM/AFM são inversamente proporcionais à espessura da camada FM. Por outro lado, a relação entre esses parâmetros e a camada AFM é mais complicada, sendo que as particularidades de cada sistema definirão como será a evolução de Heb e HC com a espessura AFM. A regra geral é que existirá uma espessura AFM crítica abaixo da qual o EB desaparecerá. Nessa tese, com o objetivo de investigar o aparecimento e a evolução do EB em função da espessura da camada AFM, foram produzidas bicamadas de NiFe(50 nm)/FeMn(tAFM) com 3 nm tAFM 30 nm. O trabalho foi realizado por intermédio de técnicas de caracterização estrutural e magnética, tais como difração e refletividade de raios-X, magnetometria e ressonância ferromagnética (com frequência fixa e banda larga). Os resultados encontrados por meio da caracterização magnética estática e dinâmica mostraram que, para esse sistema FM/AFM, o EB surge quando tAFM 6 nm. Uma descrição feita para a evolução angular do campo de ressonância ferromagnética, considerando a energia Zeeman e as energias de anisotropias magnetostática, uniaxial, unidirecional e rodável, confirmou a existência de um desalinhamento entre os eixos das anisotropias uniaxial e unidirecional, o qual se revelou dependente da espessura da camada AFM. Além disso, a avaliação da largura de linha da ressonância ferromagnética em função da temperatura, realizada para duas amostras, apresentou um pico em, aproximadamente, 75 K, o qual foi interpretado em termos de inomogeneidades nas amostras.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Rio Grande do Sul has about 20% of its total area of soils with hydromorphic characteristics, denominated lowlands suitable for rice cultivation (Oryza sativa) irrigated by flooding. In order to mitigate damage caused by rice monoculture, new crops such as sorghum (Sorghum bicolor) and soybean (Glycine max) have been cultivated in these areas. Considering different qualities of cultural residues, a change in the availability of nitrogen (N) present in soil organic matter (SOM) is expected. The aim of this study was to understand the influence of cultural residues of rice, soybean and sorghum on the dynamics of N in different physical fractions of the MOS in two soils of lowlands with different textures, using the technique of isotopic marking of 15N. Simulating an agricultural year, an incubation of the cultural residues of rice, soybean and sorghum enriched with 15N isotope in the soils Planossolo Hidromórfico Eutrófico gleissólico and Planossolo Hidromórfico Eutrófico arênico during 360 days, and at 180 days thereafter the soil was flooded. The remaining N of the plant residues was quantified at 30,180 and 360 days after the beginning of the incubation. The N destination from the residues in the soils was evaluated in the whole soil and after the physical fractionation of the MOS based on the particle size (> 250μm, 250-53μm and 250 μm, 250-53 μm e

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq In the irrigated rice crop, nitrogen is required during almost its entire cycle, being recommended the fractionation of the nitrogen fertilization at the beginning of the tillering and at the beginning of the reproductive phase to maximize its production potential. However, the nitrogen dynamics in the soil is considerably complex, due to the multiplicity of chemical and biological reactions in which it is involved, determining its availability to the plants. The nitrogen fertilization fractionation in different phenological stages can promote changes in the nitrogen availability in the soil and in the soil solution, influencing the nutrient uptake by the plant and promoting increase on the crop grain yield. In this context, two experiments were developed with the objective: to determine the rate of absorption of nitrogen supplied to irrigated rice plants, the availability of nitrogen in the soil, plants and in the soil solution, in function of the nitrogen fertilization fractionation, as well as its effects on crop grain yield (Chapter I); to evaluate grain yield and productive stability of medium and early cycle irrigated rice cultivars in six environments in the state of Rio Grande do Sul, Brazil, when submitted to fractionation of nitrogen fertilization (Chapter II). The experiment I was conducted in the field in the counties of Cachoeira do Sul, Cachoeirinha and Santa Maria in the 2016/17 growing season, and the treatments were composed by nitrogen fertilization fractionation in different phenological stages (Control: 50% V3 + 50% R0; 67% V3 + 33% R0; 60% V3 + 20% V6 + 20% R0 and 100% V3) in the irrigated rice cultivar IRGA 424 RI. Experiment II was conducted under field conditions at Cachoeira do Sul, Cachoeirinha, Camaquã, Santa Maria, Santa Vitória do Palmar and Uruguaiana in the 2016/17 and 2017/18 growing season, the treatments were the same nitrogen fertilization fractionation tested in experiment I, however, also testing them in the cultivar BRS PAMPA. It was observed that higher the amount of nitrogen applied in the V3 stage, greater its availability in the soil and in the soil solution during the vegetative phase, providing a higher accumulation of dry matter, nitrogen content and accumulation in the shoots and roots in the early stages of the development of the culture. At the end of the evaluation period, it wasn’t observed influence of nitrogen fertilization fractionation on nitrogen accumulation, yield components and grain yield of irrigated rice crop (Chapter I). The proportion of the fractionation 60% V3 + 20% V6 + 20% R0 provided an increase on the grain yield, however, it is associated to a greater productive instability in relation to the tested environments. The fractionation 100% V3 obtained a reduction of the grain yield when compared to the accomplishment of its greater parceling, nevertheless, among the nitrogen fertilization fractionation, it presented the greatest productive stability. The fractionation 50% V3 + 50% R0 provides a reduction in grain yield when compared to the fractionation 67% V3 + 33% R0, furthermore it’s associated to a greater production instability. Na cultura do arroz irrigado, o nitrogênio é exigido durante praticamente todo o seu ciclo, sendo recomendado o fracionamento da adubação nitrogenada no início do perfilhamento e da fase reprodutiva para a maximização de seu potencial de produção. No entanto, a dinâmica do nitrogênio no solo é bastante complexa, em virtude da multiplicidade de reações químicas e biológicas no qual está envolvido, determinando a sua disponibilidade às plantas. O fracionamento da adubação nitrogenada em diferentes estádios fenológicos pode promover alterações na disponibilidade de nitrogênio no solo e na solução do solo, influenciando a marcha de absorção desse nutriente pela planta e promovendo acréscimo no rendimento de grãos da cultura. Nesse contexto, foram desenvolvidos dois experimentos que tiveram como objetivo: determinar a marcha de absorção do nitrogênio fornecido às plantas de arroz irrigado, a disponibilidade do nitrogênio no solo, na solução do solo e na planta, em função do fracionamento da adubação nitrogenada, bem como seus efeitos sobre a produtividade da cultura (Capítulo I); avaliar o rendimento de grãos e a estabilidade produtiva de cultivares de arroz irrigado de ciclo médio e precoce em seis ambientes do Estado do Rio Grande do Sul, quando submetidas a fracionamentos da adubação nitrogenada (Capítulo II). O experimento I foi conduzido em campo nas localidades de Cachoeira do Sul, Cachoeirinha e Santa Maria na safra agrícola 2016/17, sendo os tratamentos compostos por fracionamentos da adubação nitrogenada em cobertura em diferentes estádios fenológicos (Testemunha; 50% V3 + 50% R0; 67% V3 + 33% R0; 60% V3 + 20% V6 + 20% R0 e 100% V3) na cultivar de arroz irrigado IRGA 424 RI. O experimento II foi conduzido em campo nas localidades de Cachoeira do Sul, Cachoeirinha, Camaquã, Santa Maria, Santa Vitória do Palmar e Uruguaiana nas safras agrícolas 2016/17 e 2017/18, sendo testados os mesmos fracionamentos da adubação nitrogenada do experimento I, no entanto, testando-os também na cultivar BRS PAMPA. Observou-se que quanto maior a quantidade de nitrogênio aplicada no estádio V3, maior é sua disponibilidade no solo e na solução do solo durante a fase vegetativa, proporcionando maior acúmulo de matéria seca, teor e acúmulo de nitrogênio na parte aérea e raízes das plantas nos estádios iniciais de desenvolvimento da cultura. Ao final do período de avaliação não foi verificada influência dos fracionamentos da adubação nitrogenada no acúmulo de nitrogênio, nos componentes da produtividade e sobre o rendimento de grãos da cultura do arroz irrigado (Capítulo I). A proporção do fracionamento 60% V3 + 20% V6 + 20% R0 proporcionou acréscimo sobre o rendimento de grãos, no entanto, está associado a uma maior instabilidade produtiva em relação aos ambientes testados. O fracionamento 100% V3 obteve redução do rendimento de grãos quando comparado a realização do seu maior parcelamento, no entanto, sendo dentre os fracionamentos da adubação nitrogenada, o que apresentou a maior estabilidade produtiva. O fracionamento 50% V3 + 50% R0 proporciona redução do rendimento de grãos quando comparado ao fracionamento 67% V3 + 33% R0, além de estar associado a uma maior instabilidade produtiva.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES In worldwide greenhouse gases generation (GHGs) agriculture is one of the principal activities. In Brazil, as a reflection of the importance agriculture in economy, it is estimated that 75% of emissions of carbon dioxide (CO2), 94% of nitrous oxide (N2O) and 91% of methane (CH4) are contributed by agricultural activities. One of the agricultural activities that gets more attention in the emission of GHGs is irrigated rice cultivation, mainly in CH4 emission. In irrigated rice fields CH4 emission is characterized by two preferential peaks, one at the beginning of the crop, by the degradation of short chain organic acids present in soil and another in plant reproductive period, related to total organic carbon (TOC) exuded from its roots as a consequence of an intense photosynthetic activity. By understanding these two peaks of CH4 emission in irrigated rice can be a basis for its possible mitigation. The objective of this study was to evaluate the intervention mechanism of organic acids in the dynamics and potential emission of CH4 and to evaluate the contribution of TOC from root exudations of different cultivars of irrigated rice in CH4 emission, correlating the organic carbon derived from root exudation with CH4 efflux, physiological and agronomical aspects of cultivars. For this the present work was structured in two studies: 1st study was constructed as “dynamics and methane emission potential in flooded planosol under high doses of acetic, propionic and butyric acid” while the second study consisted of two experiments; Experiment I: “Total organic carbon exuded from rots of irrigated rice up to inflorescence” and Experiment II: “Methane emission from different cultivars of irrigated rice, physiological, agronomic and soil solution changes”. From the results obtained it was concluded that CH4 emission dynamics were altered with application of three organic acids of short chain in the soil, even using an equal dose of carbon. Faster and more intense CH4 emission was achieved with the application of acetic acid comparing to other two acids, when propionic acid was applied, there was a decrease in transformation efficiency to CH4 due to the acid stoichiometry itself and the temperature condition in which experiment was conducted. Regarding study II, it was concluded that irrigated rice cultivars showed differences in their TOC roots exotherm, with cultivars of precocious cycle having the lowest TOC values and this one obtained a higher correlation with the dry matter of the aerial part than with roots dry matter. Traditional cultivars reached an expressive CH4 emission value, even though they had a small TOC exudate content, as well as CH4 efflux dynamic was much more correlated with the organic carbon dissolved in soil solution than with TOC exotherm of roots. The agronomic and physiological parameters showed more correlation with TOC exotherm of roots of cultivars than with the emission of CH4. A agricultura é uma das principais atividades geradora de gases de efeito estufa (GEEs) mundialmente. No Brasil, como reflexo da importância da agricultura na economia, estima-se que 75% das emissões de dióxido de carbono (CO2), 94% das emissões de óxido nitroso (N2O) e 91% das emissões de metano (CH4) sejam provenientes de atividades agrícolas. Uma das atividades agrícolas que merece destaque na emissão de GEEs é o cultivo do arroz irrigado, principalmente a emissão do CH4. Em arrozais irrigados a emissão do CH4 se caracteriza por dois picos preferenciais, um no início do cultivo, relacionado a degradação de ácidos orgânicos de cadeia curta presente no solo e outro no período reprodutivo da planta, relacionado ao carbono orgânico total (COT) exsudado de suas raízes como consequência de uma intensa atividade fotossintética. Compreender detalhadamente estes dois picos da emissão de CH4 em lavouras de arroz irrigado seria uma base para uma possível mitigação da emissão deste gás. O objetivo desse trabalho foi verificar como os ácidos orgânicos de cadeia curta podem intervir na dinâmica e no potencial da emissão de CH4 e avaliar a contribuição do carbono orgânico total proveniente da exsudação radicular de diferentes cultivares de arroz irrigado na emissão de CH4, correlacionando o carbono orgânico derivado da exsudação das raízes com o efluxo de CH4 e com os aspectos fisiológicos e agronômicos das cultivares. Diante disto a presente tese foi estruturada em dois estudos: o primeiro estudo sendo constituído pelo experimento: “Dinâmica e potencial da emissão de metano em Planossolo alagado submetido a doses de ácido acético, propiônico e butírico” e o segundo estudo sendo constituído de dois experimentos: Experimento I: Carbono orgânico total exsudado das raízes de arroz irrigado em estádio de florescimento pleno” e “Experimento II: Emissão de metano de diferentes cultivares de arroz irrigado, aspectos fisiológicos, agronômicos e alterações na solução do solo”. A partir dos resultados obtidos concluiu-se que as dinâmicas de emissões de CH4 foram alteradas com a aplicação dos três ácidos orgânicos de cadeia curta no solo, mesmo utilizando uma igual dose de carbono. A emissão mais rápida e de maior intensidade foi alcançada com a aplicação do ácido acético em relação a aplicação dos outros dois ácidos e quando aplicado o ácido propiônico houve uma diminuição na eficiência de transformação a CH4 devido a própria estequiometria do ácido e a condição de temperatura em que foi conduzido o experimento. Com relação ao estudo II concluiu-se que as cultivares de arroz irrigado apresentaram diferença entre si quanto ao COT exsudado das raízes, sendo as cultivares de ciclo precoce as que apresentam valores menores de COT e este obteve maior correlação com a matéria seca da parte aérea do que com a matéria seca das raízes. Cultivares tradicionais alcançaram um valor expressivo de emissão de CH4, mesmo apresentando um pequeno conteúdo de COT exsudado das raízes, como também a dinâmica de efluxo de CH4 foi bem mais correlacionada com o carbono orgânico dissolvido na solução do solo do que com o COT exsudado das raízes de cultivares de arroz. Os parâmetros agronômicos e fisiológicos apresentaram mais correlação com o COT exsudado das raízes das cultivares do que com a emissão de CH4.

Animal manures are frequently utilized in agriculture as a source of nutrients, especially nitrogen (N). The objective of this work was to evaluate how the application of manure from different animal breeding systems during twelve years and 19 applications interferes in the soil solution dynamics and forms, as well as in the physiological and physiological state of maize plants. The study was conducted in an experiment conducted from 2004 to 2017 in Santa Maria, Rio Grande do Sul, Brazil. The treatments consisted in the application of swine slurry (DLS), cattle slurry (DLB), swine deep-litter bedding (CSS), mineral fertilization (NPK), Control, without application of nutrients. The determination of the concentrations of inorganic N (NID) (NO3 - +NH4 +) and organic N (NOD) dissolved in the soil solution was performed in situ by means of voltage lysimeters, prior to sowing and application of treatments (time 0) and at 5, 20, 35, 55, 80, 120 days after emergence of the culture (DAE). At these same times, plants were collected for evaluate the concentration of N in the tissue and the photosynthetic activity and the rate of transpiration were analyzed. N productivity and efficiency indexes for maize were also evaluated. The NID in the soil solution was the predominant N in all treatments, ranging from 53 to 80% of Total Dissolved Nitrogen (NDT). NPK was the only treatment that maintained high concentration of NO3 - in the soil solution up to 35 DAE and provided higher grain yield and physiological parameters favor and nutritional in maize plants. Among the organic sources, the use of DLB allowed greater grain yield and better indicators of physiological and nutritional parameters, but did not maintain availability of N in the solution of the soil adequate to the plants. Dejetos de animais são frequentemente utilizados na agricultura como fonte de nutrientes, especialmente de nitrogênio (N). O objetivo do trabalho foi avaliar como a aplicação de dejetos de diferentes sistemas de criação de animais, durante doze anos e 19 aplicações, interfere na dinâmica e nas formas de N na solução do solo, bem como na produtividade e estado fisiológico das plantas de milho. O estudo foi realizado de 2004 a 2017 em Santa Maria, Rio Grande do Sul, Brasil. Os tratamentos consistiram na aplicação de dejeto líquido de suínos (DLS); dejeto líquido de bovinos (DLB); cama sobreposta de suínos (CSS); fertilizante mineral (NPK) e controle, sem aplicação de nutrientes. A determinação das concentrações de N inorgânico dissolvido (NID) (NO3 - +NH4 +) e N orgânico dissolvido (NOD) na solução do solo foram realizadas in situ por meio de lisímetros de tensão, antes da semeadura e aplicação dos tratamentos (tempo 0) e aos 5, 20, 35, 55, 80, 120 dias após a emergência da cultura (DAE). Nestas mesmas ocasiões foram coletadas plantas para avaliação da concentração de N no tecido e foram analisadas a atividade fotossintética e taxa de transpiração. Também foram avaliadas a produtividade e os índices de eficiência e recuperação do N pelo milho. O NID na solução do solo foi a forma de N predominante em todos os tratamentos, variando de 53 a 80 % do Nitrogênio Dissolvido Total (NDT). O NPK foi o único tratamento que manteve uma concentração elevada NO3 – na solução do solo até 35 DAE e isso proporcionou maior produtividade de grãos e favoreceu parâmetros fisiológicos e nutricionais nas plantas de milho. Dentre as fontes orgânicas, o uso do DLB foi a que permitiu maior produtividade de grãos e melhores indicadores de parâmetros fisiológicos e nutricionais, mas não manteve uma disponibilidade de N na solução do solo adequada às plantas.

The Campanha Gaúcha is one of the main wine regions of Brazil that suffers from climatic factors favorable to the development of fungal diseases on the leafs of the grapevine (Vitis vinifera). Generally, the control of these diseases is carried out with successive applications of copper-based (Cu) fungicides, such as the Bordeaux mixture, which generates Cu accumulation in the soil up to toxic levels for the vines and the plants that co-inhabit the vineyards, such as black oats (Avena strigosa Schreb.). In the vineyards of the Campanha Gaúcha, the Cu toxicity to plants is observed at relatively low Cu-levels in the soil, compared to other wine growing regions of the world, due to the characteristics of the soils from this region, that are generally sandy, acidic and have low soil organic matter (SOM) content. In order to reduce the amount of Cu applied in the vineyards, Zn-based fungicides have been used as an alternative to replace the Bordeaux mixture that have zinc (Zn) in its formulation. As the number of fungicide applications is still high, a quick increase in soil Zn content has been observed in vineyard soils that already have a high Cu content. Therefore, the objective of this Thesis was to evaluate the effect of the combination of Cu and Zn levels on a sandy soil from the Campanha Gaúcha on the growth, physiological status and the morphological changes in the root system of young grapevines and black oats. For that, three studies were carried out under greenhouse conditions using a Typic Hapludalf soil, with 5.4 % of clay and 0.9% of SOM. Studies I and II were carried out in pots containing 4.0 kg of soil, with black oats plants (30 days of cultivation) and young grapevines (60 days of cultivation), respectively, and treatments consisted of 0, 30 and 60 mg Cu kg-1 combined with the addition of 0, 15, 30, 60, 120 and 180 mg Zn kg-1. Study III was carried out in Rizobox-type containers, containing 2.4 kg of soil, with young grapevines (60 days of cultivation) and the treatments were 0 and 120 mg Cu kg-1 combined with 0, 120 and 240 mg Zn kg-1. In studies I and II, it was determined the accumulation of dry matter in the roots and shoots, Cu and Zn contents in the roots and shoots and the translocation of these metals from the roots to shoots, the chlorophyll a fluorescence, the photosynthetic pigments and the activity of antioxidant enzymes. In study III, in addition to these analyses, the root morphology and gas exchanges performed by plants were also evaluated. In all studies, young grapevines and black oats showed retention of Cu and Zn in their roots, reducing the translocation to the shoots. However, at the highest Cu and Zn doses of all the studies, it was observed decreased plant growth and photochemical efficiency was associated to the decrease of the content of photosynthetic pigments. In addition, changes in gas exchange and root system of young vines were observed in study III. In all the studies, activity of the antioxidant enzymes was higher in intermediate doses of Zn, indicating the activation of the antioxidant system. However, stressful conditions in with high levels of Cu and Zn was not reversed. This way, although the Zn levels currently observed under field conditions in the Campanha Gaúcha are still at levels lower than those that presented risk of toxicity to the plants, the sandy soils of vineyards from this region that are already contaminated with Cu may have their toxic effect on young grapevines and black oat plants potentiated as the soil Zn content increases. In order to decrease the phytotoxic potential of Cu and Zn in sandy soils from the Campanha Gaúcha vineyards, it is imperative to use management practices that aim to increase the adsorption capacity of these metals in the soil and decrease the addition of Cu and Zn. This can only be possible by using soil management that allows to increase the SOM content and to maintain soil pH close to the ideal for vines (6.0), besides using preventive strategies to control plant diseases, rotation of active principles and, especially, modes of action of fungicides. A Campanha Gaúcha do Rio Grande do Sul é uma das principais regiões vitivinícolas do Brasil que sofre com fatores climáticos propícios para o desenvolvimento de doenças fúngicas foliares da videira (Vitis vinífera). Normalmente o controle dessas doenças é realizado com sucessivas aplicações de fungicidas a base de cobre (Cu), tais como a calda bordalesa, o que gera acúmulo de Cu no solo até teores tóxicos às videiras e às plantas que coabitam os vinhedos, como a aveia preta (Avena strigosa Schreb.). Nos vinhedos da região da Campanha Gaúcha, a toxicidade do Cu às plantas é constatada em teores disponíveis no solo relativamente baixos, se comparados a outras regiões vitivinícolas do mundo, o que se deve às características dos solos da região que, geralmente são arenosos, ácidos e com baixo teor de matéria orgânica do solo (MOS). Para reduzir a quantidade de Cu aplicado nos vinhedos, tem-se utilizado fungicidas alternativos à calda bordalesa que possuem zinco (Zn) na sua formulação. Como o número de aplicações de fungicidas ainda é elevado, tem sido observado aumento do teor de Zn em solos de vinhedo que já possuem alto teor de Cu. Em razão disso, o objetivo dessa Tese foi avaliar o efeito da adição combinada de teores elevados de Cu e Zn em solo arenoso da Campanha Gaúcha sobre o crescimento, o estado fisiológico e as alterações morfológicas do sistema radicular de plantas de videiras jovens e aveia preta. Para isso, foram realizados três estudos em casa de vegetação utilizando Argissolo Vermelho, com 5,4% de argila e 0,9% de MOS. Os estudos I e II foram realizados em vasos contendo 4,0 kg de solo com plantas de aveia preta (30 dias de cultivo) e videiras jovens (60 dias de cultivo), respectivamente, e os tratamentos consistiram de 0, 30 e 60 mg Cu kg-1 combinados com a adição de 0, 15, 30, 60, 120 e 180 mg Zn kg-1. O estudo III foi realizado em recipientes do tipo Rizobox, contendo 2,4 kg de solo, com plantas de videiras jovens (60 dias de cultivo) e os tratamentos foram 0 e 120 mg Cu kg-1 combinados com a adição de 0, 120 e 240 mg Zn kg-1. Nos estudos I e II, determinou-se o acúmulo de matéria seca de raízes e da parte aérea, os teores de Cu e Zn nas raízes e na parte aérea e a translocação destes metais das raízes para a parte aérea, a fluorescência da clorofila a, os pigmentos fotossintéticos e a atividade das enzimas antioxidantes. No estudo III, além das referidas análises, foram avaliados a morfologia do sistema radicular e as trocas gasosas realizadas pelas plantas. Em todos os estudos, as videiras jovens e a aveia preta apresentaram retenção de Cu e Zn nas suas raízes, diminuindo a translocação para a parte aérea. Contudo, nas maiores doses de Cu e Zn de todos os estudos foi observado diminuição do crescimento das plantas e eficiência fotoquímica associada ao decréscimo no teor de pigmentos fotossintéticos. Além disso, foram observadas alterações nas trocas gasosas e no sistema radicular das videiras jovens no estudo III. Em todos os estudos, a atividade das enzimas antioxidantes foi maior em doses intermediárias de Zn, indicando a ativação do sistema antioxidante. Porém, a condição de estresse em tratamentos com altos níveis de Cu e Zn não foi revertida. Desta forma, embora os teores de Zn atualmente observados em condições de campo na Campanha Gaúcha ainda estejam em níveis inferiores aos tóxicos às plantas, os solos arenosos de vinhedos dessa região que já estão contaminados com Cu, poderão ter seu efeito tóxico às plantas de videiras jovens e aveia preta potencializados à medida que o teor de Zn no solo aumentar. Para diminuir o potencial fitotóxico do Cu e Zn em solos arenosos de vinhedos da Campanha Gaúcha é imperativo utilizar práticas de manejo com objetivo de aumentar a capacidade de adsorção desses metais no solo e diminuir a adição de Cu e Zn. Isso só será possível utilizando manejo do solo que permita aumentar os teores de MOS e manter o pH do solo próximo ao ideal para a cultura da videira (6,0), além de utilizar estratégias de controle preventivo de doenças, de rotação de princípios ativos e, especialmente, de modos de ação de fungicidas.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES The recent progress of the research on carbon nanostructures and the issue of thermal management have established a great demand in relation to the scientific understanding of thermal transport in these nanomaterials. In addition, these materials serve as fundamental blocks for the creation of new nanostructures with different physical properties that can be modified and controlled for specific applications. Experimental studies in this area are promising, but a greater understanding of these new structures and their properties is deficient. In this context, molecular dynamics simulation is a powerful tool for calculations of thermal conductivity and vibrational spectrum of the phonons. The objective of this work is to propose new nanostructures based on carbon, to obtain a better understanding of its thermal properties, in order to verify the applicability in nanodevices. In the first part of this thesis, we present the results of the thermal conductivity and the vibrational spectrum of the phonons in graphene sheets and graphene nanoribbons pristine, where we observe that the thermal conductivity in nanoribbons presents a reduction in relation to graphene sheets and that this behavior is due to the effect of edges. We also analyzed the behavior of thermal conductivity as a function of the graphene nanoribbons length and width, where we observed an increase in thermal conductivity as the sample size increased. In addition, we observed that the thermal conductivity presents a behavior of dependence with the temperature of the system. After characterizing the thermal properties of pristine graphene nanoribbons, we focused on possible strategies to control the heat transfer in these materials.One possibility is to explore the edge saturation and the doping of the graphene nanorinnons. Thus, we investigate the thermal conductivity in nanoribbons with saturated edges with hydrogen atoms and nanoribbons doped with nitrogen, boron and silicon atoms. The estimated thermal conductivity in saturated/doped nanoribbons is drastically reduced. A vibrational density analysis of the phonons is performed to explain this difference, showing that the density of the vibrational modes of the phonons are different when compared to pristine type nanoribbons. O recente progresso da pesquisa em nanoestruturas de carbono e a questão do gerenciamento térmico estabeleceram uma grande demanda em relação a compreensão científica do transporte térmico nestes nanomateriais. Além disso, estes materiais servem como blocos fundamentais para a criação de novas nanoestruturas, com propriedades físicas diferenciadas, que podem ser modificadas e controladas visando aplicações específicas. Estudos experimentais nesta área são promissores, porém falta um maior entendimento destas novas estruturas e suas propriedades. Neste contexto, simulação de dinâmica molecular é uma ferramenta eficaz para cálculos de condutividade térmica e do espectro vibracionais dos fônons. O objetivo deste trabalho é propor novas nanoestruturas baseadas em carbono, buscar um melhor entendimento de suas propriedades térmicas, de modo a verificar a aplicabilidade em nanodispositivos. Na primeira parte desse trabalho, apresentamos os resultados da condutividade térmica e do espectro vibracional dos fônons em folhas de grafeno e nanofitas de grafeno pristina, onde observamos que a condutividade térmica em nanofitas apresenta uma redução em relação as folhas de grafeno e que este comportamento é devido ao efeito de bordas. Também analisamos o comportamento da condutividade térmica em função do comprimento e largura das nanofitas de grafeno, onde observamos um aumento na condutividade térmica conforme as dimensões da amostra aumentam. Além disso, observamos que a condutividade térmica apresenta um comportamento de dependência com a temperatura do sistema. Após a caracterização das propriedades térmicas das nanofitas de grafeno pristina, focamos nas possíveis estratégias para controlar o transporte de calor nestes materiais. Uma possibilidade é explorar a saturação das bordas e a dopagem das nanofitas de grafeno. Assim, investigamos a condutivdade térmica em nanofitas com bordas saturadas com átomos de hidrogênio e nanofitas dopadas com átomos de nitrogênio, boro e silício. A condutividade térmica estimada em nanofitas saturadas/dopadas é drasticamente reduzida. Uma análise de densidade vibracional dos fônons é realizada para explicar essa diferença, mostrando que a densidade dos modos vibracionais dos fônons são diferentes quando comparada as nanofitas tipo pristina.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq High intensity of rains, associated with inadequate management in agricultural areas, have been caused loss of large volumes of soil by erosion, leading the sediments and nutrients to the hydric sources. The loss of sediments in hydrographic basins is a complex problem that requires studies to enable an understanding this dynamic, however, methods to describe and determine the dynamics of sediments without erosive process in river basins are still expensive and time consuming. One way used to evaluate and describe a dynamic of sediments is by isotope 137Cs, however, this method has a high cost to carry out analyzes, therefore, it is sought alternatives to know how sediment distribution on the slopes and/or hydrographic basins, using procedures that have lowest cost of analyses. One possibility is use the total C and 13C, because they have an uniform distribution in a soil profile and they are strongly associated with the soil mineral particles, being transferred and accumulated depending on how the sediment movement in the basin occurs. The present study evaluated a distribution of the C and 13C in two agricultural slopes with different cropping systems No-tillage (PD) and conventional tillage (PC) and the potential of total C and 13C to be used as alternatives for soil erosion inventory studies. For this, the results obtained by total C and 13C were compared with the results of the 137Cs, seeking to perceive the potential use of C and 13C as a supplier of qualitative information about sediment redistribution in agricultural slopes. In the profiles, layers were evaluated every 3 cm to a depth of 96 cm (or less if the profile it is less than that). The analysis of isotopic abundance of total C and 13C was done by mass spectrometry. The 137Cs were determined by spectrometry, without GeHP - Gamma spectrometry detectors using Germanic crystal. The data of total C and 13C do not show sediment redistribution in the PD, but, into the PC system is possible to perceive that there was intense movement of soil and C along slope. The 13C is efficient to demonstrate in what soil profiles happened the sediment redistribution along the slope, in areas that the vegetation has been replaced. Keywords: Conventional tillage; No-tillage; 137Cs; Soil Erosion; Carbon Loss. Chuvas de alta intensidade, associadas ao manejo inadequado em áreas agrícolas, vêm causando perda de grandes volumes de solo por erosão, levando sedimentos e nutrientes para os corpos hídricos. A perda de sedimentos em bacias hidrográficas é uma problemática complexa que necessita de estudos para possibilitar o entendimento de sua dinâmica, porém, métodos que descrevam e determinem a dinâmica dos sedimentos no processo erosivo ainda são onerosos e demorados. Um dos principais métodos utilizado para avaliar e descrever a dinâmica de sedimentos é por meio do isótopo 137Cs, contudo, este método possui alto custo para realização das análises, portanto, buscam-se alternativas que possibilitem conhecer como ocorre a redistribuição de sedimentos em encostas e/ou bacias hidrográficas, utilizando procedimentos que possuam análises de menor custo. Uma possibilidade é o uso do C total e do 13C, pois possuem distribuição relativamente padrão no perfil do solo e estão fortemente associados com as partículas minerais do solo, sendo transferidos e acumulados dependendo de como ocorre a movimentação dos sedimentos na bacia. O presente estudo avaliou a distribuição do C e do 13C em duas encostas agrícolas com diferentes sistemas de cultivo, plantio direto (PD) e plantio convencional (PC) e o potencial do C total e do 13C serem utilizados como alternativas para estudos de inventario de erosão do solo. Para isso foi realizado a comparação dos resultados obtidos por meio do C e do 13C com o resultado do 137Cs, buscando perceber o potencial uso do C e do 13C como fornecedor de informações qualitativas acerca da redistribuição de sedimentos em encostas agrícolas. Nos perfis foram avaliadas camadas de 3 em 3 cm até a profundidade de 96 cm (ou menos se o perfil for menor que isso). A análise da abundância isotópica de C total e 13C no solo foi feita por espectrometria de massas. O 137Cs foi determinado por espectrometria, no equipamento GeHP - Gamma spectrometry detectors com uso de cristal germânico. Os dados de C total e 13C não evidenciaram redistribuição de sedimentos na encosta sob PD, já no PC foi possível perceber que houve intensa movimentação de solo e de C ao longo da encosta. O C total e o 13C são eficientes para demonstrar em quais perfis do solo houve a redistribuição de sedimentos ao longo da encosta, em áreas com substituição de vegetação.

Studies that evaluate the relationship between flora and environmental variables are extremely valid, especially for conservation purposes in ecotone areas. In this way, the aim of this study was to evaluate the influence of environmental variables on grassland and forest phytophysiognomies in order to contribute for future elaboration of management and recovery plans and to respect the phytophysiognomies domain. The study was developed in two hortos located in the municipality of São Gabriel, being Horto Cerro do Batovi - HFCB - composed only by grassland vegetation and Horto Santa Olga - HFSO - composed of grassland and forest. The soil classification was performed in the summit, backslope and footslope of the relief throughout eight toposequences arranged in grassland vegetation, four in each horto. After that, from each horizon profile, samples with preserved structure were collected for soil physical properties analysis (soil density, Ks, soil porosity, CCPMP e AD) and samples with non-preserved structure for chemical analysis and soil granulometry. We also quantified the abundance of each herbaceous-shrub species in sample units of 1m², with four units in each toposequence evaluated in the summit, backslope and footslope. In order to verify the natural abundance of δ 13C ‰ in the vegetation samples of plant material were collected at the three relief positions at each toposequence. In HFSO, besides the grassland area, forest vegetation was evaluated in two fragments. In the first fragment (FFI), located in a fluvial terrace, 40 sample units (100 m²) and 40 subunits (4 m²) were allocated for inventory of the arboreal and regenerating strata respectively. Soil samples were collected at four points. In the second fragment (FFII), located in toposequence, 20 sample units and 20 subunits were allocated and soil samples were collected in four points. The forest and grassland vegetation were characterized by floristic, phytosociological and structural analyzes. The toposequences were characterized by physical, chemical and morphological properties of the soil. In order to infer about the possible flora-soil-relief relationships a multivariate statistical analyzes (PCA and CCA) were performed. Two time series were elaborated contemplating 15 years to verify vegetative changes in the study areas. The vegetation analysis showed differences among hortos due mainly to the proximity of fodder sources and grazing fallow time. HFSO presented higher frequency of species belonging, as well as grouping of forest individuals in the middle of the grassland and riparian forests. In HFCB, the riparian vegetation is composed naturally by grassland. These results corroborate the δ13C ‰ responses the material collected indicated predominance of C3 species in HFCB and a mixture of C3 and C4 taxa in HFSO. The forest vegetation occurrence is related to higher moisture and soil fertility, especially in lowland areas, but when assisted by rocky outcrops occurs in the summit and backslope of the relief. Species belonging to the families Cyperaceae, Isoetaceae, Apiaceae and Juncaceae were related to footslope conditions. During 15 years, there was an expansion of the forest fragments in HFSO, but in HFCB there were no changes in the phytophysiognomy demonstrating that the vegetation occurs naturally in the riparian environment. Estudos que avaliem a relação entre flora e variáveis ambientais são extremamente válidos, principalmente em áreas de ecótono para fins de conservação. Nesse sentido, objetivou-se avaliar influências das variáveis ambientais em fitofisionomias campo e floresta a fim de contribuir para elaboração de futuros planos de manejo e recuperação, respeitando o domínio das fitofisionomias. O estudo foi desenvolvido em dois hortos localizados em São Gabriel, RS, o Horto Cerro do Batovi (HFCB), apenas com vegetação campestre e o Horto Santa Olga (HFSO), com campo e floresta. Ao longo de oito topossequências dispostas em vegetação campestre, quatro em cada horto, realizou-se a classificação dos solos em topo, meia encosta e baixada do relevo. Após foram coletadas amostras com estrutura preservada, de cada horizonte do perfil, para análises das propriedades físicas do solo (densidade do solo, Ks, porosidade do solo, CCPMP e AD), e amostras com estrutura não preservada para análises químicas e de granulometria. Também foi quantificada a abundância de cada espécie herbáceo-arbustiva em unidades amostrais de 1 m², sendo quatro unidades em cada topossequência avaliada, distribuídas nas três posições do relevo. Com o intuito de verificar a abundância natural de δ13C ‰ na vegetação, foram coletadas amostras de material vegetal nas três posições do relevo em cada topossequência. No HFSO além do campo, a vegetação florestal foi avaliada em dois fragmentos. No primeiro fragmento (FFI) localizado em terraço fluvial, foram alocadas 40 unidades amostrais (100 m²) e 40 subunidades (4 m²) para inventário dos estratos arbóreo e regenerante. As amostras de solo foram coletadas em quatro pontos. No segundo fragmento (FFII), localizado em topossequência, foram alocadas 20 unidades amostrais (100 m²) e 20 subunidades (4 m²), as amostras de solo foram coletadas em quatro pontos. A vegetação florestal e campestre foi caracterizada por meio de análises florísticas, fitossociológicas e estruturais. As topossequências foram caracterizadas mediante propriedades físicas, químicas e morfológicas do solo. Para inferir sobre as possíveis relações flora-solo-relevo foram realizadas análises estatísticas multivariadas (PCA e CCA). A fim de verificar mudanças vegetacionais nas áreas de estudo, duas séries temporais foram elaboradas, contemplando 15 anos. As análises vegetacionais mostraram diferenças entre os hortos, o HFSO apresentou maior frequência de espécies cespitosas, bem como agrupamentos de indivíduos florestais em meio ao campo e matas ciliares. No HFCB a vegetação ciliar é composta naturalmente por campo. Esses resultados corrobam com as respostas de δ 13C ‰ o material coletado no HFCB, o qual indicou predominância de espécies C3, e no HFSO uma mistura de táxons C3 e C4. A vegetação florestal ocorreu relacionada com maior umidade e fertilidade do solo, especialmente em áreas de baixada, porém auxiliada por afloramentos rochosos ocorreu em topo e meia encosta do relevo. Espécies pertencentes às famílias Cyperaceae, Isoetaceae, Apiaceae, Juncaceae, relacionaram-se com condições de baixada do relevo. Durante 15 anos, verificou-se expansão dos fragmentos florestais no HFSO, porém no HFCB não ocorreram mudanças na fitofisionomia, demonstrando que a vegetação campestre ocorre naturalmente no ambiente ripário.