Tratamiento de lixiviados utilizando humedales construidos y determinación de conductividades hidráulicas en clima tropical / Treatment of leachate using constructed wetlands and determination of hydraulic conductivities in a tropical climate

RESUMEN Los humedales construidos en los últimos años han sido ampliamente usados en la depuración de una gran variedad de aguas residuales, por ser una alternativa que ofrece múltiples ventajas, en comparación con otros sistemas de tratamiento. Este estudio evaluó la eficiencia de seis sistemas de humedales, construidos de flujo subsuperficial horizontal (HCFSSH), a escala piloto, para la remoción de materia orgánica (DQO), nutrientes (N-NO3-, P-PO43-) y plomo (Pb+2), además de la incidencia del tiempo de operación sobre la conductividad hidráulica (Ks) para tratar lixiviados del Relleno Sanitario "El Ojito", del municipio de Popayán, Cauca. Tres humedales fueron plantados con Heliconia psittacorum (HCFSSH-H. p) y tres con Cyperus haspan (HCFSSH-C. h); el medio de soporte utilizado fue grava, operados con un caudal de 0.012m3/día y un tiempo de retención hidráulico de 4 días; las unidades recibieron efluente de una laguna de oxidación. Los resultados mostraron remociones medias de: DQO (51,67 y 64,00%), N-NO3- (45,33 y 48,17%), P-PO43- (53,67 y 62,67%) y Pb+2 (5,74 y 14,75%) para los HCFSSH-H. p y HCFSSH-C. h, respectivamente y valores de conductividad hidráulica, entre 700 y 1000m/día. El sistema de humedales mostró ser eficiente para el tratamiento secundario de lixiviado de rellenos sanitarios maduros, obteniendo eficiencias de remoción, significativamente mayores, en los HCFSSH-C.h.

ABSTRACT In recent years, constructed wetlands have been widely used for the purification of wastewater, representing an alternative method that offers multiple advantages when compared to other treatment systems. The present study assessed the efficiency of six horizontal subsurface flow constructed wetlands (HSSFCW) at pilot scale for the removal of organic matter (COD), nutrients (N-NO3-, P-PO43-) and lead (Pb2+). The study also looked at the operating time on hydraulic conductivity (Ks) to treat leachate from the "El Ojito" Sanitary Landfill in the municipality of Popayán, Cauca. Three wetlands were planted with Heliconia psittacorum (HSSFCW-H. p), and three with Cyperus haspan (HSSFCW-C. h). The support medium used was gravel. They were operated at a flow of 0.012m3/day, and a hydraulic retention time of 4 days. The units received effluent from the oxidation pond. The results showed mean removals of COD (51.67 and 64.00%), N-NO3- (45.33 and 48.17%), P-PO43- (53.67 and 62.67%) and Pb+2 (5.74 and 14.75%) for HSSFCW-H. p and HSSFCW-C. h respectively. Hydraulic conductivity values were between 700 and 1000m/day. The wetland system proved to be efficient for the secondary treatment of leachate from mature landfills, obtaining removal efficiencies significantly higher in HSSFCW-C. h.

Microhabitats occupied by Myxomycetes in the Brazilian Atlantic Forest: Heliconiaceae inflorescences / Microhabitats ocupados por Myxomycetes na Floresta Atlântica Brasileira: inflorescências de Heliconiaceae

Abstract The occurrence of Myxomycetes in Heliconia psittacorum L.f. inflorescences was researched within four conservation units located in Northeast Brazil, aiming at evaluating the occupation of this microhabitat in fragments of Atlantic Forest along an altitude between 30-750 m. Inflorescences attached to the plant were examined; dead flowers and bracts were collected to assemble moist chambers (368). Four families, four genera and 10 species were recorded. A preference was evidenced for a basic pH substrate and a predominance of calcareous species (5:1). The composition of the myxobiota in fragments pertaining to altitudes above 400 m was similar and differed significantly from the one found in fragments of lowland forests (<100 m). Physarum compressum and Arcyria cinerea are the most characteristic species of the studied myxobiota.

Resumo A ocorrência de mixomicetos em inflorescências de Heliconia psittacorum L.f. foi pesquisada em quatro unidades de conservação situadas no Nordeste do Brasil, visando avaliar a ocupação deste microhabitat em fragmentos de Floresta Atlântica, numa faixa altitudinal de 30-750 m. Foram examinadas partes mortas de inflorescências ainda presas à planta; flores e brácteas mortas foram colhidas para montagem de câmaras-úmidas (368). Foram registrados quatro famílias, quatro gêneros e 10 espécies. Evidenciou-se preferência para substrato com pH básico e predominância de espécies calcárias (5:1). A composição da mixobiota nos fragmentos de altitudes acima de 400 m foi semelhante e diferiu significativamente da encontrada nos fragmentos de florestas de terras baixas (<100 m). Physarum compressum e Arcyria cinerea são as espécies mais características da mixobiota estudada.

Climate factors and its influence on the expression of fungal diseases in cultivars of Heliconias / Factores climáticos y su influencia en la expresión de enfermedades fúngicas en cultivares de Heliconias / Fatores climáticos e sua inluência sobre a expressão de doenças fúngicas em cultivares de Helicônias

One of the factors limiting the production of heliconias in Colombia is fungal disease, which is influenced by climatic conditions that determine the development of the disease cycle. In order to define a possible relationship between climatic factors and the incidence or severity of the most limiting fungal, we developed a linear correlation analysis of 10 heliconia cultivars in two municipalities, in the departments of Risaralda and Valle del Cauca. We found a direct relationship between the weekly average temperature and the incidence index of Colletotrichum spp., and the severity index of Helminthosporium spp.; areas with weekly average temperatures over 25°C will likely have incidence and severity of these limiting disease exceeding 50 % and 25 % respectively. Based on these results, we propose the development and validation of a predictive model of incidence and severity of limiting diseases, using a climate forecasting system.

Uno de los factores limitantes de la producción de heliconias en Colombia son las enfermedades de origen fungoso. La determinación del desarrollo del ciclo de estas enfermedades, se encuentran influenciadas por condiciones climáticas. Con el propósito de definir posible relación entre los elementos climáticos y la incidencia y severidad de las enfermedades de origen fungoso limitantes; se desarrolló análisis de correlación lineal sobre diez cultivares del género Heliconia en el departamento de Risaralda y Valle del Cauca. Se encontró relación directa entre la temperatura media semanal frente al índice incidencia de Colletotrichum spp. y el índice de severidad de Helminthosporium spp. Se concluye que la probabilidad del índice de incidencia y de severidad de este tipo de enfermedades limitantes, donde la temperatura media semanal supera los 25°C, sobrepase el 50 y 25 % respectivamente. Basados en estos resultados se propone el desarrollo y validación de un modelo predictivo de incidencia y severidad de enfermedades limitantes, bajo un sistema de pronóstico climático.

Um dos fatores que limitam a produção de helicônias na Colômbia são as doenças fúngicas, as quais são influenciadas pelas condições climáticas que determinam o desenvolvimento do ciclo da doença. A fim de definir uma possível relação entre fatores climáticos e a incidência e gravidade das doenças, foi desenvolvida a análises de correlação linear de 10 cultivares do género Heliconia em municípios de Risaralda e Valle del Cauca. Encontrou-se uma relação direta entre a temperatura média em relação ao índice de incidência semanal de Colletotrichum spp. e índice de gravidade Helminthosporium spp. Conclui-se que a probabilidade do índice de incidência e de severidade deste tipo de doenças limitantes; nas zonas em que a temperatura média semanal exceda 25°C, excede os 50 e 25 % respectivamente. Com base nestes resultados, propomos o desenvolvimento e validação de um modelo preditivo de incidência e/ou gravidade de doenças limitantes, sob um sistema de previsão climática.

Economia na produção de helicônias no Estado do Rio de Janeiro / Economy in helicônias production in Rio de Janeiro State

A pesquisa teve como objetivo determinar, mediante o cálculo do valor presente líquido (VPL), da taxa interna de retorno (TIR) e do Payback Econômico (PBE), a viabilidade da produção de helicônias no Estado do Rio de Janeiro, bem como identificar e verificar, por meio da análise de sensibilidade, em que medida alguns fatores do sistema produtivo exercem impacto sobre a rentabilidade das regiões produtoras. Os resultados mostraram que a produção de helicônias é uma atividade lucrativa, segundo o método da TIR e considerando taxas mínimas de atratividade (TMA) de 6 por cento e 12 por cento para o cálculo do VPL. Porém, ocorrem limitações no setor de escoamento da produção, retardando a consolidação desse mercado. O percentual de perdas e o preço de venda do produto apresentaram-se como fatores determinantes sobre o tempo de retorno do investimento (PBE). Além disso, o preço de venda do produto foi a variável com maior efeito sobre a rentabilidade, seguida do valor da terra e do custo das mudas.

The purpose of the research was to determine, through the calculation of net present value (VPL), internal return rate (TIR) and Economic Payback (PBE), the viability of Heliconias production in the Rio de Janeiro State, as well as identify and verify, by means of sensitivity analysis in which extent some factors of the production system exercise impact on the profitability of the producing regions. The results showed that helicônia production is a profitable activity, according to the method of TIR and considering minimal attractiveness rates (TMA) of 6 percent and 12 percent for calculating the net present value (VPL). However, there are limitations in the sector of produce flow, delaying the consolidation of this market. The percentage of losses and the selling price of the product presented determinant factors on the time of return on investment (PBE). In addition, the selling price of the product was the variable with greater effect on profitability, followed by the land value and the seedlings cost.

Ácaros (Arachnida: Acari) associados a plantas ornamentais tropicais na região litoral sul da Bahia / Mites (Arachnida: Acari) associated with tropical ornamental plants in the southern coastal region of Bahia, Brazil

Em razão da expansão do agronegócio de flores tropicais na região Litoral Sul da Bahia e da inexistência de estudos com ácaros associados a essas culturas na região foram realizadas coletas no período de setembro de 2006 a junho de 2007 em 34 espécies/cultivares de plantas ornamentais tropicais das famílias Costaceae, Heliconiaceae, Musaceae e Zingiberaceae de onze propriedades localizadas em seis municípios (13º 21' a 14º 58' de latitude Sul e 39º 04' a 39º 27' de longitude Oeste), com o objetivo de se determinar a composição de grupos funcionais nos cultivos analisando-se a comunidade no nível de família por meio de índices faunísticos. Os ácaros foram coletados, mensalmente, em folhas e inflorescências. Foram registradas 22 famílias. Mais da metade dos ácaros pertenceu a famílias predominantemente predadoras, com destaque para os fitoseídeos. Com base em índices faunísticos, as famílias Phytoseiidae e Tetranychidae atingiram os índices máximos de dominância, abundância, frequência e constância. Tetraniquídeos (Tetranychus aff. abacae Baker & Pritchard) foram registrados em Alpinia purpurata (Viell.) Schum, Etlingera elatior (Jack) R. M. Smith, Musa coccinea H.C. Andrews, Strelitzia reginae Aiton, Zingiber spectabilis Griffith, Heliconia latispatha Benth., Heliconia rivularis L. Emygd. & E. Santos, Heliconia rostrata Ruiz & Pavon, Heliconia wagneriana Petersen e nos cultivares de helicônias 'Nappi Yellow', 'Jacquinii', 'She', 'Golden Torch', 'Red Opal', 'Alan Carle', 'Fire Bird' e 'Nappi Red'. As espécies/cultivares com maior número de famílias de ácaros foram H. latispatha. H. rostrata. M. coccinea, 'Fire Bird', E. elatior 'Vermelha', Z. spectabilis. E. elatior 'Rosa', A. purpurata 'Vermelha' e helicônias 'Alan Carle', 'Sassy' e 'She'. Não foram detectados nas plantas danos que causassem prejuízos econômicos aos produtores. As pequenas populações de fitófagos sugerem um eficiente controle natural por predadores, patógenos ou outros fatores.

Due to the expansion of the tropical flower agribusiness in the southern coastal region of Bahia State, Brazil, and the lack of studies on mites associated to these cultures in the region, mite surveys were conducted from September 2006 to June 2007 in 34 species/cultivars of ornamental plants of the families Costaceae, Heliconiaceae, Musaceae and Zingiberaceae on 11 properties located in 6 counties (13º 21' to 14º 58' of south latitude and 39º 04' to 39º 27' of west longitude) with the aim of determining the composition of functional groups in the field through the analysis of the community at the family level using faunistic indexes. Mites were collected monthly from leaves and inflorescences. Twenty-two families were recorded. More than half of the mites pertained to predominantly predatory families, mainly to phytoseiids. Based on faunistic indexes, the families Phytoseiidae and Tetranychidae showed the maximum indexes of dominance, abundance, frequency and constancy. Tetranychids (Tetranychus aff. abacae Baker & Pritchard) were reported on Alpinia purpurata (Viell.) Schum, Etlingera elatior (Jack) R. M. Smith, Musa coccinea H.C. Andrews, Strelitzia reginae Aiton, Zingiber spectabilis Griffith, Heliconia latispatha Benth., Heliconia rivularis L. Emygd. & E. Santos, Heliconia rostrata Ruiz & Pavon, Heliconia wagneriana Petersen and on the cultivars of heliconia 'Nappi Yellow,' 'Jacquinii,' 'She,' 'Golden Torch,' 'Red Opal,' 'Alan Carle,' 'Fire Bird' and 'Nappi Red.' The species/cultivars with the largest number of mite families were H. latispatha. H. rostrata. M. coccinea, 'Fire Bird,' E. elatior 'Vermelha,' Z. spectabilis. E. elatior 'Rosa,' A. purpurata 'Vermelha' and heliconias 'Alan Carle,' 'Sassy' and 'She.' No mite-induced economic losses on tropical flower cultures were observed. The low population levels of phytophagous mites suggest an efficient natural control by predators, pathogens and other factors.

Aclimatização de mudas micropropagadas de helicônia em ambiente protegido em função do tipo de substrato / Acclimatization of micropropagated heliconia plants in different substrates

A etapa de aclimatização é uma fase crítica da micropropagação vegetal, podendo ser responsável por altos índices de mortalidade, baixas taxas de crescimento e desuniformidade das plantas. Um fator fundamental na aclimatização é tipo de substrato a ser utilizado. Nesse trabalho, objetivou-se avaliar o efeito de diferentes substratos na aclimatização de mudas micropropagadas de helicônia (Heliconia lingulata Ruiz & Pav.). A pesquisa foi conduzida em um túnel alto de cultivo forçado pertencente à Embrapa Agroindústria Tropica,l situada no município de Fortaleza - CE, Brasil (3º44'S e 38º33'W). O delineamento experimental utilizado foi em blocos casualizados com cinco tratamentos e cinco repetições. Os substratos testados foram: T1 -pó-de-coco seco + húmus de minhoca + solo (PCS+H+S); T2 -pó-de-coco verde + vermiculita + composto de cama de frango (PCV+V+CCF); T3 -pó-de-coco verde + húmus de minhoca + solo (PCV+H+S); T4 -pó-de-coco seco + vermiculita + composto de cama de frango (PCS+V+CCF); e T5 - substrato comercial Hortimix® (HORT). As variáveis agronômicas, avaliadas no experimento foram: altura da planta, número de folhas e diâmetro do pseudocaule. Os resultados do experimento evidenciaram o maior desenvolvimento das mudas micropropagadas de helicônia, quando o substrato utilizado foi a combinação pó de coco verde + húmus de minhoca + solo (PCV + H + S).

Acclimatization is the most important and critical plant micropropagation phase. It can be responsible for high mortality rate, low growth rate, and plant heterogeneity. One of the limiting factors in plant acclimatization is the substrate. The objective of this work was to evaluate the effect of different substrates on the acclimatization of micropropagated heliconia plants (Heliconia lingulata Ruiz & Pav.). The research was carried out in a greenhouse at the Embrapa Tropical Agroindustry located in Fortaleza, Ceará, Brazil (3º44' S and 38º33' W). The experimental design was a randomized block with five treatments and five repetitions. The substrates tested were: T1 - dry 'coir' dust + earthworm humus + soil (DCD+EH+S); T2 - green 'coir' dust + vermiculite + poultry litter (GCD+V+PL); T3 - green 'coir' dust + earthworm humus + soil (GCD+EH+S); T4 - dry 'coir' dust + vermiculite + poultry litter (DCD+V+PL) and T5 -Hortimix® (HORT). The variables evaluated in the experiments were plant height, number of leaves, and diameter of the pseudostem. The results revealed that the best development of micropropagated heliconia plants was with a combination of green 'coir' dust + earthworm humus + soil (GCD+EH+S).

Identificação e variabilidade genética de isolados de Colletotrichum causando antracnose em inflorescências de plantas ornamentais tropicais / Identification and genetic variability of Colletotrichum isolates causing anthracnose in inflorescence of ornamental tropical plants

A antracnose afeta a qualidade de inflorescências de plantas ornamentais tropicais, e a espécie fúngica Colletotrichum gloeosporioides tem sido relacionada a essa doença apenas por análises morfológicas. Por isso, o presente trabalho teve como objetivos identificar isolados de Colletotrichum coletados em plantas de antúrio (Anthurium andraeanum), bastão do imperador (Etlingera elatior) e helicônia (Heliconia spp.), por meio de caracteres morfológicos e reação em cadeia da polimerase (PCR), e avaliar a variabilidade genética por meio de oligonucleotídeos arbitrários (AP-PCR). Pelas características morfológicas de tamanho de conídio e de apressório, todos os isolados foram identificados como C. gloeosporioides. Um fragmento de 450pb específico para C. gloeosporioides foi amplificado em todos os isolados analisados, com exceção de C 23 e C 35. A caracterização molecular realizada com três oligonucleotídeos arbitrários ((GACAC)3, (GACA)4 e (CAG)5) possibilitou a formação de três grupos de isolados, com padrões de bandas distintos. Portanto, conclui-se que as metodologias utilizadas foram eficientes na identificação de isolados de C. gloeosporioides provenientes das espécies ornamentais avaliadas e que, nos isolados analisados, não existe relação entre a similaridade observada no padrão de bandas obtido por AP-PCR e a área de coleta ou a planta hospedeira.

Anthracnose affects inflorescences quality of ornamentals tropical plants and the fungi specie Colletotrichum gloeosporioides has been related with this disease based only on morphology. Therefore, the objectives of this research was to identify Colletotrichum isolates collected on anthurium (Anthurium andraeanum), torch ginger (Etlingera elatior) and heliconia (Heliconia spp.) plants by means of morphology and polymerase chain reaction (PCR) and also verify the genetic variability using arbitrary-primed PCR (AP-PCR). All isolates were identified as C. gloeosporioides by conidium and appressorium size. A fragment of 450bp specific for C. gloeosporioides was amplified for all isolates analyzed, except for C 23 and C 35 isolates. The molecular characterization yielded three groups of isolates with different band patterns by using (GACAC)3, (GACA)4 and (CAG)5 AP-PCR. The employed methodologies were efficient to identify the C. gloeosporioides isolates collected on ornamental plants and there isn't relation between similarity of band patterns and geographic region or plant specie on the isolates analyzed.

Water use in four model tropical plant associations established in the lowlands of Costa Rica

We examined soil water use patterns of four model plant associations established in the North Caribbean lowlands of Costa Rica by comparing the stable hydrogen isotope composition, δD, in xylem sap and in soil water at different depths, under rainy and dry conditions. Four 5-year-old model plant associations composed of 2 tree species (Hyeronima alchorneoides and Cedrela odorata) having different architecture and phenology were studied. Average tree height was 8.9 and 7.6 m, respectively. Each tree species was grown in monoculture and in polyculture with 2 perennial monocotyledons (Euterpe oleracea and Heliconia imbricata). Maximum rooting depth at the time of δD determination was ~ 2 m for almost all species. Most roots of all species were concentrated in the upper soil layers. Stomatal conductance to water vapor (gS) was higher in the deciduous C. odorata than in the evergreen H. alchorneoides; within each species, gS did not differ when the trees were grown in mono or in polyculture. During the rainy season, gradients in soil water δD were not observed. Average rainy season xylem sap δD did not differ among members of the plant combinations tested (-30 ‰), and was more similar to δD values of shallow soil water. Under dry conditions, volumetric soil water content declined from 50 to ~ 35%, and modest gradients in soil water δD were observed. xylem sap δD obtained during dry conditions was significantly lower than rainy season values. xylem sap δD of plants growing in the four associations varied between -9 and -22‰, indicating that shallow water was predominantly absorbed during the dry period too. Differences in xylem sap δD of trees and monocots were also detected, but no significant patterns emerged. The results suggest that: a) the plant associations examined extracted water predominantly from shallow soil layers (<1 m), b) the natural isotopic variation in soil and plant water at the study site was low, and c) the plant mixes obtain water from more than a single soil layer simultaneously. Temporal factors were important in determining the competition and complementary relations observed among the trees and the perennial monocots. Under the prevailing environmental conditions, water use in these plant associations was determined largely by species-specific attributes such as biomass allocation to fine roots, phenology, and canopy architecture, and to a lesser extent by water limitations. Rev. Biol. Trop. 56 (4): 1947-1957. Epub 2008 December 12.

Examinamos los patrones de uso de agua del suelo de cuatro asociaciones vegetales establecidas en el Caribe norte de Costa Rica, comparando la composición isotópica del hidrógeno, δD, en la savia del xilema y en el agua del suelo en condiciones lluviosas y secas. Estudiamos cuatro asociaciones de cinco años de edad compuestas por dos árboles (Hyeronima alchorneoides y Cedrela odorata) con diferente arquitectura y fenología, cultivados en mono y policultivo con dos monocotiledóneas perennes (Euterpe oleracea y Heliconia imbricata). Las excavaciones mostraron que la profundidad máxima de las raíces fue de 2 m para casi todas las especies, y que la mayor densidad de raíces se encontraba en la superficie del suelo. La conductividad estomática (gS) fue mayor en el árbol caducifolio (C. odorata) que en el perennifolio (H. alchorneoides); dentro de cada especie, gS no difirió cuando los árboles fueron cultivados en mono o en policultivo. Los resultados sugieren que: a) las asociaciones examinadas extrajeron agua predominantemente de las capas superficiales del suelo (<1 m), b) la variación natural en el acceso al agua del suelo por parte de las especies, y en las propiedades del suelo, fue baja, y c) las combinaciones de plantas obtuvieron agua de varias capas del perfil del suelo simultáneamente. Los factores relacionados con el tiempo fueron importantes en la determinación de las relaciones de competencia y complementariedad observadas entre los árboles y las monocotiledóneas perennes. En las condiciones ambientales prevalecientes, el uso del agua por parte de estas asociaciones de plantas fue determinado más por atributos, como la asignación de biomasa a las raíces finas, la fenología, y las propiedades del dosel, que por limitaciones en la disponibilidad de agua.