Comparison between cattle manure, organic compost, and vermicompost in the production of Eucalyptus urograndis seedlings / Comparação entre esterco bovino, composto orgânico e vermicomposto na produção de mudas de Eucalyptus urograndis

ABSTRACT: Composting and vermicomposting before addition to the soil is a viable alternative to the disposal of cattle manure. However, this residue has been used in the untreated form for seedling production. This study evaluated the use of cattle manure in natura, and the organic composted or vermicomposted variants of cattle manure on substrates used in the production of Eucalyptus urograndis seedlings. The treatments consisted of substrates formulated by mixing the organic fertilizers with washed sand in 20, 40, 60, 80 or 100 (v/v) percentages, compared to a commercial substrate. The E. urograndis seedlings were grown in tubes in a greenhouse and evaluated after 120 days for shoot and root dry weights, plant height, stem diameter, shoot/root ratio, and Dickson quality index. The substrate formulated from a mixture of 80% (v/v) of cattle manure in natura and washed sand allows for better development in Eucalyptus seedlings. Substrate containing 100% bovine manure vermicompost or organic compost produced seedlings with lower quality than in natura bovine manure but superior to the commercial substrate. Due to the health risks associated with use of untreated bovine manure, organic compost and vermicompost are good alternatives for the production of E. urograndis seedlings.

RESUMO: Uma alternativa para destinar corretamente o esterco bovino é realizar a compostagem e/ou vermicompostagem e depois adicioná-lo ao solo como fonte de nutrientes às plantas. Porém, este resíduo tem sido utilizado na produção de mudas sem tratamento. O estudo teve por objetivo avaliar o uso de esterco bovino in natura, de composto orgânico e de vermicomposto, produzidos a partir do esterco bovino, em substratos para a produção de mudas de Eucalyptus urograndis. Os tratamentos constituíram-se dos substratos formulados pela mistura dos fertilizantes orgânicos com areia lavada nas porcentagens de 20, 40, 60, 80 e 100 (v/v), em comparação com um substrato comercial (SC). As mudas de Eucalyptus urograndis foram cultivadas em tubetes, em casa de vegetação, e avaliadas aos 120 dias quanto a massa seca da parte aérea e raiz, altura da planta, diâmetro do caule, relação parte aérea/raiz e índice de qualidade de Dickson. O substrato formulado pela mistura de 80% (v/v) de esterco bovino in natura com areia lavada proporcionou o melhor desenvolvimento das mudas de eucalipto. O substrato contendo 100% de vermicomposto de esterco bovino ou composto orgânico produziu mudas com qualidade inferior ao esterco bovino in natura, mas superior ao substrato comercial. Devido aos riscos à saúde associados ao uso de esterco bovino não tratado, o composto orgânico e o vermicomposto são boas alternativas para a produção de mudas de E. urograndis.

Physicochemical, aromatic and sensory properties of the 'Riesling Italico' wines fermented with Saccharomyces and non-Saccharomyces yeasts / Propriedades físico-químicas, aromáticas e sensoriais do vinho 'Riesling italico' fermentado com leveduras Saccharomyces e não-Saccharomyces

ABSTRACT: The sensory quality of wines is affected by the compounds produced by the action of the yeasts used in alcoholic fermentation. This work aimed at assessing the physicochemical, aromatic and sensory properties of the 'Riesling Italico' white wines produced by using the Saccharomyces and non-Saccharomyces yeasts. The yeasts S. cerevisiae, S. cerevisiae cerevisiae, S. bayanus, Torulaspora delbrueckii and Metschnikowia pulcherrima were inoculated individually into the must. For 10 days, the alcohol was left to ferment in 7 L carboys in triplicate, at 15º C temperature. The standard physicochemical analyses were done and the quality of the wines was determined. The volatile compounds were identified and quantitative descriptive sensory analyses were performed. All the yeasts produced wines with the characteristic alcohol, volatile acidity and residual sugar content as stipulated by the Brazilian legislation. The T. delbrueckii yeast produced high-content phenylethyl acetate, isoamyl acetate and ethyl decanoate wines, of superior olfactory quality and sensory rating.

RESUMO: Durante a fermentação alcoólica as leveduras produzem compostos que influenciam a qualidade sensorial dos vinhos. O objetivo do trabalho foi avaliar as propriedades físico-químicas, aromáticas e sensoriais do vinho branco da variedade Riesling Italico elaborado a partir de leveduras Saccharomyces e "não-Saccharomyces". Foram inoculadas separadamente no mosto as leveduras S. cerevisiae, S. cerevisiae cerevisiae, S. bayanus, Torulaspora delbrueckii e Metschnikowia pulcherrima. A fermentação alcoólica ocorreu em garrafões com 7 L de mosto, em triplicata, por 10 dias a 15 ºC. Foram realizadas análises físico-químicas padrão e de identificação da qualidade dos vinhos, além das análises de compostos voláteis e sensorial descritiva quantitativa. Todas as leveduras produziram vinhos com teores de álcool, acidez volátil e açúcar residual de acordo com a legislação. A levedura T. delbrueckii produz vinhos com concentrações elevadas de acetato de feniletila, acetato de isoamila e decanoato de etila, resultando em boa qualidade olfativa e avaliação sensorial.

First report of the production of a potent biosurfactant with ,-trehalose by Fusarium fujikuroi under optimized conditions of submerged fermentation

Abstract Biosurfactants have many advantages over synthetic surfactants but have higher production costs. Identifying microorganisms with high production capacities for these molecules and optimizing their growth conditions can reduce cost. The present work aimed to isolate and identify a fungus with high biosurfactant production capacity, optimize its growth conditions in a low cost culture medium, and characterize the chemical structure of the biosurfactant molecule. The fungal strain UFSM-BAS-01 was isolated from soil contaminated with hydrocarbons and identified as Fusarium fujikuroi. To optimize biosurfactant production, a PlackettBurman design and a central composite rotational design were used. The variables evaluated were pH, incubation period, temperature, agitation and amount of inoculum in a liquid medium containing glucose. The partial structure of the biosurfactant molecule was identified by nuclear magnetic resonance spectrometry. F. fujikuroi reduced surface tension from 72 to 20 mN m1 under the optimized conditions of pH 5.0, 37 °C and 7 days of incubation with 190 rpm agitation. The partial identification of the structure of the biosurfactant demonstrated the presence of an ,-trehalose. The present study is the first report of the biosynthesis of this compound by F. fujikuroi, suggesting that the biosurfactant produced belongs to the class of trehalolipids.

First report of the production of a potent biosurfactant with α, ß-trehalose by Fusarium fujikuroi under optimized conditions of submerged fermentation

Abstract Biosurfactants have many advantages over synthetic surfactants but have higher production costs. Identifying microorganisms with high production capacities for these molecules and optimizing their growth conditions can reduce cost. The present work aimed to isolate and identify a fungus with high biosurfactant production capacity, optimize its growth conditions in a low cost culture medium, and characterize the chemical structure of the biosurfactant molecule. The fungal strain UFSM-BAS-01 was isolated from soil contaminated with hydrocarbons and identified as Fusarium fujikuroi. To optimize biosurfactant production, a Plackett-Burman design and a central composite rotational design were used. The variables evaluated were pH, incubation period, temperature, agitation and amount of inoculum in a liquid medium containing glucose. The partial structure of the biosurfactant molecule was identified by nuclear magnetic resonance spectrometry. F. fujikuroi reduced surface tension from 72 to 20 mN m−1 under the optimized conditions of pH 5.0, 37 °C and 7 days of incubation with 190 rpm agitation. The partial identification of the structure of the biosurfactant demonstrated the presence of an α,β-trehalose. The present study is the first report of the biosynthesis of this compound by F. fujikuroi, suggesting that the biosurfactant produced belongs to the class of trehalolipids.

Differential behavior of the summer cover crops in the absorption and translocation of copper / Comportamento diferencial das plantas de cobertura de verão na absorção e translocação do cobre

ABSTRACT: Phytoremediation is an alternative technique used to treat copper-contaminated soils. The objective of this research was to explore the behavior of nine summer cover crops regarding the growth, absorption and translocation of copper in soils with contamination levels exceeding the Value of Prevention, with a view to selecting plants for phytoremediation programs. In the experiments the Cambisol was contaminated with copper, added in doses of 0, 100, 200, 400, 500 and 600mg kg-1, in which the following nine plants were cultivated under greenhouse conditions: Canavalia ensiformis, Cajanus cajan, Dolichos lablad, Mucuna cinereum, Mucuna aterrima, Crotalaria juncea, Crotalaria spectabilis, Pennisetum glaucum and Paspalum notatum. At 90 days after sowing the plants were evaluated for dry mass of shoot and root, Cu, N, P, K, Ca, Zn, and Fe levels in the shoot and Cu in the roots. High soil Cu levels induced a decline in the phosphorus absorption by the plants. Canavalia ensiformis displayed high potential for phytoextraction as these plants could translocate high copper concentrations to the aerial plant parts, while the Mucuna cinereum and M. aterrima are indicated for the copper phytostabilization programs, due to the high copper accumulation in their root systems.

RESUMO: A fitorremediação é uma alternativa para o tratamento de solos contaminados com cobre. O objetivo do trabalho foi conhecer o comportamento de nove plantas de cobertura de verão quanto ao crescimento, absorção e translocação do cobre em solos com contaminação acima dos Valores de Prevenção, com vistas a seleção de plantas para programas de fitorremediação. Um Cambissolo foi contaminado com doses de 0, 100, 200, 400, 500 e 600mg kg-1 de cobre e cultivado em casa de vegetação com nove plantas: Canavalia ensiformis, Cajanus cajan, Dolichos lablad, Mucuna cinereum, Mucuna aterrima, Crotalaria juncea, Crotalaria spectabilis, Pennisetum glaucum e Paspalum notatum. Aos 90 dias após a semeadura as plantas foram avaliadas quanto à produção de massa seca de parte aérea e raízes, teores de Cu, N, P, K, Ca, Zn, e Fe na parte aérea e de Cu nas raízes. As altas concentrações de Cu no solo reduziram a absorção de fósforo pelas plantas. O feijão-de-porco apresenta potencial para a fitoextração, pois apresentou translocação de altas concentrações de cobre para os tecidos aéreos, enquanto que as mucunas preta e cinza são indicadas para programas de fitoestabilização de cobre, pois acumularam elevada concentração de cobre no sistema radicular.

Effects of pig slurry application on the diversity and activity of soil biota in pasture areas / Diversidade e atividade da biota do solo na avaliação dos efeitos da aplicação de dejetos de suínos em áreas de pastagem

ABSTRACT: The successive application of pig slurry to pastures is a common practice in southern Brazil, serving as a method of waste disposal as well as an important alternative to chemical fertilization. Although there are economic benefits to the use of manure as fertilizer, it may be associated with environmental hazards and cause changes to composition and activity of soil fauna. This study aimed to study the effects of pig slurry on the soil biota of pastures. Composition and biological activity of pastures where manure was applied successively for 2 years (A2) and 14 years (A14) were evaluated, and native forest (NF) was analyzed as a reference area. Successive application of pig slurry to the soil changed its biological characteristics according to the time of implementation; influenced the composition and diversity of soil fauna, leading to an increase in the total number of individuals, especially springtails; and increased the activity of the soil biota, especially to a depth of 6cm.

RESUMO: O uso sucessivo de dejetos de suínos em áreas de pastagem tem sido uma prática comum na região sul do Brasil, tendo em vista a necessidade de deposição dos dejetos produzidos, além de ser uma importante alternativa à fertilização das pastagens. Embora existam benefícios econômicos do uso dos dejetos como fertilizante, estes podem estar associados a riscos ambientais e causar alterações na composição e atividade da fauna no solo. Este trabalho teve por objetivo estudar os efeitos da aplicação de dejetos de suínos em áreas de pastagem sobre a biota do solo. Foi analisada a composição e a atividade biológica de áreas com uso de dejetos há 2 anos (A2), há 14 anos (A14) e mata nativa (MN), como área referência. O uso sucessivo de dejetos de suínos no solo alterou as características biológicas do solo, de acordo com o seu tempo de aplicação; influenciou a composição e a diversidade da fauna edáfica, aumentando o número total de indivíduos, principalmente de colêmbolos, e aumentou a atividade da biota do solo, especialmente até os 6 cm de profundidade.

Mineralization and efficiency index of nitrogen in cattle manure fertilizers on the soil / Mineralização e índice de eficiência do nitrogênio de fertilizantes de esterco bovino no solo

ABSTRACT: This research aimed to evaluate the mineralization of nitrogen (N) and to define the efficiency index (EI) of N after the addition of organic fertilizers based on cattle manure on the soil under laboratory conditions. A completely randomized statistical design with four replicates was used. The treatments were set as follows: T1) Soil (control); T2) Soil + vermicompost of cattle manure (CMV); T3) Soil + cattle manure and straw compost (CMS); and T4) Soil + cattle manure (CM). Experimental units were constituted by acrylic flasks with 5 x 5cm (height x diameter). Each flask was added with 135g of wet soil and 2.20, 2.45 and 2.27g of CMV, CMS and CM, respectively. Treatments were incubated at 25°C and the amount of mineral N from the soil (N-NH4+ and N-NO2- + N-NO3-) was determined at the beginning of the experiment and after 7, 14, 28, 56 and 112 days of incubation. The highest concentration of N-NO2- + N-NO3- in the soil were observed within the CMS treatment. The EI of N was of 27, 23 and 22% for CMS, CMV and CM, respectively. The mineralization of N from organic fertilizers based on cattle manure occurs on its vast majority within the first 28 days after its addition to the soil. The EI of N from the organic fertilizers based of cattle manure was higher for CMS>CMV>CM and achieved only 80% of what expected for organic fertilizers derived from cattle manure.

RESUMO: Este trabalho teve como objetivo avaliar em condição de laboratório a mineralização do nitrogênio (N) e determinar o índice de eficiência (EI) do N após adição de fertilizantes orgânicos a base de esterco bovino no solo. Foi utilizado o delineamento inteiramente casualizado com quatro repetições. Os tratamentos avaliados foram: T1) Solo (testemunha); T2) Solo + vermicomposto de esterco bovino (CMV); T3) Solo + composto de palha e esterco bovino (CMS); e T4) Solo + esterco bovino (CM). As unidades experimentais foram frascos de acrílico com 5cm de altura e 5cm de diâmetro. Em cada frasco, foram adicionados 135g de solo úmido e 2,20, 2,45 e 2,27g de CMV, CMS e CM, respectivamente. Os tratamentos foram acondicionados em incubadora a 25°C e os teores de N mineral do solo (N-NH4+ e N-NO2- + N-NO3-) foram determinados na data de instalação, aos 7, 14, 28, 56 e 112 dias de incubação. Os maiores teores de N-NO2- + N-NO3- no solo foram observados no tratamento CMS. O EI do N foi de 27, 23 e 22% para CMS, CM e CMV, respectivamente. A mineralização do N dos fertilizantes orgânicos a base do esterco bovino ocorre em sua grande maioria nos primeiros 28 dias após sua adição ao solo. O EI do N dos fertilizantes orgânicos a base de esterco bovino foi maior para CMS>CMV>CM e atingem apenas 80% do esperado para fertilizantes orgânicos oriundos de esterco bovino.

Biodegradação dos herbicidas imazetapir e imazapique em solo rizosférico de seis espécies vegetais / Biodegradation of the herbicides imazethapyr and imazapic in rhizosphere soil of six plant species

A fitoestimulação é uma das técnicas de fitorremediação que pode ser utilizada para a redução da concentração dos herbicidas no solo. Para tanto é necessário a seleção de plantas que estimulem a atividade dos microrganismos degradadores da rizosfera. O objetivo deste trabalho foi avaliar a biodegradação de cinco doses do herbicida composto pela mistura formulada de imazetapir+imazapique (75 + 25 g e.a. L-1) em solo rizosférico proveniente de seis espécies vegetais com potencial para a fitoestimulação. A biodegradação do herbicida nas doses de 0, 250, 500, 1.000 e 4.000mL ha-1 no solo rizosférico de Canavalia ensiformis, Glycine max, Lolium multiflorum, Lotus corniculatus, Stizolobium aterrimum, Vicia sativa e no solo sem cultivo foi avaliada através da quantificação da produção de C-CO2 do solo e da degradação do herbicida no solo por cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massa. A produção de C-CO2 do solo após a contaminação com a mistura de imazetapir+imazapique foi maior nos solos rizosféricos das seis espécies vegetais se comparado ao solo não cultivado. O solo rizosférico de Stizolobium aterrimum apresentou a maior degradação do herbicida imazetapir nas maiores doses avaliadas, sendo uma espécie promissora para a fitoestimulação.

Phytostimulation is a technique of phytoremediation that can be used to reduce the concentration of herbicides in the soil. It is necessary to select plants that stimulate the activity of the rizosphere degrading microorganism. The aim of this study was to evaluate the activity of the biodegradation of the herbicide compound formulated mixture of imazethapyr + imazapic (75 + and 25 g L-1) in rhizosphere soil from six plant species with potential for phytostimulation. Biodegradation of the herbicide in the rhizosphere soil of Canavalia ensiformis, Glycine max, Lolium multiflorum, Lotus corniculatus, Stizolobium aterrimum and Vicia sativa, and a control (soil without plant) was evaluated at doses of 0, 250, 500, 1.000 and 4.000mL 1 ha, by quantifying the production of C-CO2 of the soil and the degradation of the herbicide from the soil by liquid chromatography coupled to mass spectrometry. The production of C-CO2 of the soil after the contamination with the mixture imazethapyr + imazapic was higher in the rhizosphere soil of the six plant species when compared to soil not cultivated. The rhizospheric soil from Stizolobium aterrimum shouwed the highest degradation of the herbicide imazetapyr on the highest doses evaluated, being a promising specie for phytostimulation.

Biorremediação de um solo contaminado com antraceno sob diferentes condições físicas e químicas / Bioremediation of a soil contaminated with anthracene under different chemical and physical conditions

O antraceno e os demais hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HAPs) podem ser removidos do solo pela biorremediação, cuja eficiência é limitada se as condições físicas e químicas não forem favoráveis à sobrevivência e à atividade dos microrganismos degradadores. O objetivo do presente estudo foi avaliar a influência do pH, da umidade e da disponibilidade de nitrogênio, de fósforo, de ferro e de enxofre na biorremediação de um solo contaminado com antraceno. Para tanto, amostras de um solo arenoso foram contaminadas em laboratório com 500mg kg-1 de antraceno e a mineralização desse poluente foi quantificada por respirometria. As maiores mineralizações ocorreram nos tratamentos com as maiores umidades e os pH avaliados. A adição de 100kg ha-1 ou mais de nitrogênio no solo e a redução da relação C HAP-N para valores inferiores a 120:17 diminuíram a mineralização do antraceno. O aumento da disponibilidade do fósforo, do ferro e do enxofre e a presença de amplas relações C HAP:P no solo não influenciaram a mineralização do antraceno. A correção do pH e o adequado fornecimento de água possibilitaram a biorremediação desse solo em curto período de tempo.

The anthracene, as well as the others polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH), can be removed from the soil by bioremediation, whose efficiency is limited under unfavorable physical and chemical conditions to the survival and activity of the microbial degraders. The objective of this study was to evaluate the influence of pH, water content, and nitrogen, phosphorus, iron and sulfur concentrations in the bioremediation of a soil contaminated with anthracene. Samples of a sandy soil were contaminated in laboratory with anthracene (500mg kg-1) and the mineralization was evaluated by respirometry. The highest anthracene mineralization was verified in the soil with the highest water content and pH value studied. The addition of 100kg ha-1 nitrogen in the soil and the consequent reduction of CPAH-N ratio to values lesser than 120:17 reduced anthracene mineralization. The increase of phosphorus iron and sulfur availability and wide CPAH-P (120:1 to 120:22) ratios in the soil did not influence anthracene mineralization. The pH correction and appropriate water supply made possible the bioremediation of the soil polluted with anthracene in a short period of time.

Biorremediação de solos contaminados com hidrocarbonetos aromáticos policíclicos / Bioremediation of soils contaminated with polycyclic aromatic hydrocarbons

Os hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HAPs) são compostos mutagênicos e carcinogênicos aos humanos e aos animais que são introduzidos no ambiente em grandes quantidades, devido às atividades relacionadas à extração, ao transporte, ao refino, à transformação e à utilização do petróleo e de seus derivados. Apesar disso, a grande maioria dos microrganismos do solo não possui a capacidade de degradá-los, o que resulta na sua acumulação no ambiente e na conseqüente contaminação dos ecossistemas. Uma estratégia para a eliminação dos HAPs do solo é através da biorremediação, na qual os microrganismos que apresentam capacidade de metabolizar estes compostos irão transformá-los em substâncias inertes, CO2 e água. No entanto, esta biotecnologia pode ser limitada pela falta de microrganismos degradadores dos HAPs no solo, pela presença de condições ambientais desfavoráveis a estes microrganismos ou pela baixa biodisponibilidade dos contaminantes à microbiota degradadora. Para superar estas limitações e promover uma eficiente remoção dos contaminantes do ambiente, várias técnicas de biorremediação foram desenvolvidas, como biorremediação passiva, bioaumentação, bioestimulação, fitorremediação, landfarming, compostagem e biorreatores. Esta revisão visa a discutir os metabolismos bacteriano e fúngico destes compostos, os principais fatores químicos e físicos que influenciam a sobrevivência e a atividade destes microrganismos degradadores no ambiente e apresentar as técnicas de biorremediação que estão sendo atualmente utilizadas para a remoção dos HAPs no solo.

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are mutagenic and carcinogenic compounds to the humans and animals, released through the environment by anthropogenic activities related to the extraction, transport, refine, transformation and use of the petroleum and its derivatives. Most of the soils microorganisms do not possess the capacity to degrade them, which results in its accumulation in the atmosphere and contamination of the ecosystems. A strategy for PAHs elimination from the soil is through the bioremediation, where microorganisms having capacity to metabolize these compounds will transform them in inert substances, CO2 and water. However, this biotechnology can be limited by the lack of specific HAP microbial-degraders in soil, by unfavorable environmental conditions to these microorganisms or by the low bioavailability of those contaminants to the microorganisms. To overcome these limitations and to promote an efficient removal of the pollutants to the atmosphere, several bioremediation techniques were developed as passive bioremediation, bioaugmentation, biostimulation, phytoremediation, landfarming, composting and bioreactors. This revision aims at discussing microbial metabolism of PAHs, present the main chemical and physical factors that influence the survival and the activity of these microorganisms and to show the bioremediation techniques that are being used now for the PAHs removal in soil.