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Nitrogen (N) is abundant in the atmosphere as N2, which is converted into reactive forms (Nr) for plant assimilation. In pre-industrial times, atmospheric N2 conversion to Nr balanced Nr reconversion to N2, but 20th-century human activity intensified this conversion via synthetic fertilizers, biological N2 fixation, and fossil fuel burning. The surplus of Nr detrimentally impacts ecosystems and human well-being. This study aimed to assess the N use efficiency in the soil–plant system of the soybean-corn succession (SPSS,C) in Mato Grosso and Mato Grosso do Sul, Brazil’s midwest. We estimated N macrofluxes in SPSS,C and identified key agro-environmental indicators. Between 2008 and 2020, the yearly sowed area for the SPSS,C increased by 3.3-fold (currently 7.3 million ha). The average annual input of net anthropogenic Nr, average annual N balance, and N loss in SPSS,C was estimated to be ~204 kg [N] ha−1, 57 kg [N] ha−1, and 30 kg [N] ha−1, respectively, indicating persistent N accumulation and loss. The average results of the agronomic efficiency and N retention indicator in the SPSS,C was 0.71 and 0.90, respectively. Modest N use efficiency results reflect N loss effects. Despite these limitations, there are opportunities in SPSS,C for management strategies to reduce N loss and enhance efficiency.

This paper proposes a novel virtual engine calibration method for alternative fuels using thermodynamic simulation for in-cylinder pressure prediction. Based on known engine data, including the crank angle of the peak cylinder pressure, the optimization problem is defined for a desired indicated mean effective pressure. The decision variables are the combustion and heat transfer model parameters The method was tested for three different engines of different sizes, operating with ethanol, hydrogen and natural gas, and different equivalence ratios. The Wiebe model and a quasi-dimensional fractal combustion model were compared. The results showed that the method was able to successfully predict the in-cylinder pressure curve, with a coefficient of determination higher than 0.99. Furthermore, the method predicted the peak pressure and the crank angle corresponding to 50% of mass fraction burned with a maximum deviation of 2.5% and 1.5 °CA, respectively.

Águas residuárias de bovinocultura (ARB) leiteira são alternativas para fornecer os nutrientes minerais, reduzindo o uso de fertilizantes. Assim, avaliaram-se a resposta da atividade fotoquímica e o ganho de biomassa em citronela sob diferentes doses de nitrogênio aplicadas via lâminas de ARB. O nitrogênio foi o elemento de referência com base no qual se calculou a quantidade de ARB equivalente a ser aplicada. Assim, as doses de nitrogênio aplicadas via ARB foram de 100, 200, 300 e 400% em relação à adubação mineral utilizada no controle. Fluorescência da clorofila a, pigmentos e massa seca foram analisados. Verificou-se que a resposta da citronela às doses de ARB aplicadas foi tempo-dependente, e a energia absorvida pelos fotossistemas foi utilizada para redução dos aceptores finais na cadeia de transporte de elétrons, promovendo, em todas as doses, melhor eficiência fotoquímica, mas isso não refletiu no ganho de biomassa, principalmente das folhas.

Implantado no estado do Rio de Janeiro em 2007, o Imposto sobre Circulação de Mercadorias e Serviços (ICMS) Verde baseia-se em práticas conservacionistas e sustentáveis por meio do estabelecimento de critérios ambientais e divisão de um quarto dos 25% relativos ao ICMS para municípios, proporcionando recursos de compensação tributária por boas práticas ambientais. Com isso, o presente estudo teve como objetivo avaliar a eficiência da gestão do ICMS Verde na mesorregião metropolitana do estado do Rio de Janeiro por intermédio da análise de envoltória de dados (DEA), comparando práticas eficazes aplicadas à melhoria da situação ambiental, econômica e social dos municípios contidos no estado, durante o período dos anos de 2011 a 2013. Com base nos resultados obtidos, foi possível verificar que Mesquita, no ano de 2012, foi o município que melhor coadunou o interesse econômico com o interesse do ativo ambiental. As discussões geradas pelos resultados dessa análise podem definir estratégias, tomada de decisões e definição de ações na gestão sustentável dos municípios da região metropolitana do Rio de Janeiro.

Background. Due to the negative impacts caused by the inadequate disposal of dairy cattle wastewater (DCW), alternatives are needed to reduce the environmental impact. Objective. The aim of this study was to evaluate the effects of applying DCW via fertigation on the physical and chemical characteristics of the soil and on the production of citronella essential oil (Cymbopogon nardus (L.) Rendle). Methodology. Nitrogen (N) was adopted as a reference element and DCW equivalent amount to be applied so as to replace this element was calculated. Doses equivalent to 100%, 200%, 300% and 400% of the recommended N concentration were applied. After six months of cultivation, the availability of nutrients for the soil and its relationship to the production of essential oil were evaluated. Results. The results showed that DCW supply for citronella cultivation was effective and, in most parameters, equivalent to the treatment with mineral fertilization. Besides, there was no significant difference between the treatments, regarding the quantity and quality of essential oil production. Implications: DCW does not increase the yield of essential oil, but it is an excellent alternative for the supply of nutrients in degraded soils. Conclusions. Therefore, DCW use for fertigation of citronella cultivation is a valid alternative, helping to mitigate the impacts related to its disposal. However, new studies with a longer evaluation period and other types of soil are suggested.

Estudos com espécies florestais, em diferentes condições ambientais são essenciais para o entendimento da relação planta-ambiente. Diferentes condições de luminosidade podem interferir na produção de mudas florestais e o reflexo dessa interferência pode ser verificado pela análise da área foliar. No entanto, muitas espécies apresentam folhas compostas, sendo muitas vezes com inúmeros folíolos, o que dificulta as análises com mensuração direta da área foliar, proporcionando dúvidas durante a análise, se devem ser separados para análise ou mensurados com a folha inteira. Assim, o objetivo desse estudo foi analisar a área foliar específica em folhas inteiras e folíolos destacados de folhas compostas de seis espécies florestais submetidas à diferentes níveis de sombreamento. As espécies florestais utilizadas foram Schinus terebinthifolius Raddi (aroeira), Schinopsis brasiliensis Engl. (braúna), Dalbergia nigra (Vell.) Fr. All. ex Benth. (jacarandá-da-bahia), Chorisia speciosa A.St.-Hil (paineira), Caesalpinia peltophoroides Benth (sibipiruna) e Plathymenia reticulata Benth (vinhático), todas com folhas compostas. Cada espécie foi submetida a seis tratamentos de sombreamento: 0% (pleno sol); 20; 40; 60; 80 e 90%, com a utilização de “sombrites” para os tratamentos sombreados. A análise da área foliar específica foi realizada de duas maneiras: folíolos separados e folha inteira. Para a análise dos folíolos esses foram obtidos de três medidas (repetições) de 50 folíolos por planta, realizada em seis plantas por tratamento. Para a análise da folha inteira os dados foram obtidos de folhas inteiras de seis plantas por tratamento. Esse processo se repetiu em todas as espécies supramencionadas. Para todas as espécies, os dados indicaram um padrão de resposta semelhante em ambos os métodos de análise, variando de acordo com os níveis de sombreamento. Essa similaridade dos dados demonstra que, para essas espécies, não é necessário a utilização de métodos muito complexos para a obtenção da área foliar específica. Assim, a obtenção da área foliar específica utilizando a folha inteira fornece resultados estatisticamente iguais em relação àquela obtida utilizando somente folíolos.

The Montane Forest situated at the watersheds of Serra do Mar, state of Rio de Janeiro, presents environmental services that contribute for diverse segments of society, which demands water in quantity and with quality, as well as sustainable environments. Water vapor condensation at forest canopies is one of these services, as it contributes positively with hydrological water balance. It`s understanding can help the equation of solutions on sustainable environment planning, which motivated the study of horizontal interception (IH) on a Mountainous area in Nova Friburgo region. It was collected and analyzed data from total rainfall (PT), pluviometric rainfall (P), IH, internal precipitation (PI) e canopy interception (IC) during December 2003 to January 2004, at the windward slope of Serra do Mar, in Nova Friburgo. Values for total rainfall (PT) and horizontal interception (IH) corresponded to 786.23 mm and 68,71 mm, respectively. The lost from IC where of 25.46% and PT was 125.66% in relation to P, showing that IH influenced on the regional hydrological balance, constituting an important environmental service for ecosystem and population who depends on the watershed studied.

A produção de mudas florestais, seja com finalidade econômica ou conservacionista, depende de conhecimentos relacionados ao crescimento e desenvolvimento vegetal. O estudo de uma planta em diferentes condições ambientais permite definir e aprimorar formas de cultivos mais adequadas. No trabalho, objetivou-se avaliar o crescimento de mudas de Dalbergia nigra (jacarandá caviúna) e Chorisia speciosa (paineira) cultivadas em casas de vegetação sob diferentes níveis de sombreamento, com o intuito de determinar o sombreamento mais adequado ao crescimento e relacionar suas respostas ao contexto ecológico. As sementes das espécies foram germinadas e cultivadas em casas de vegetação nas condições de 0, 22, 50, 70, 84 e 91 % de sombreamento. As variáveis analisadas foram altura de plantas, diâmetro do colo, área foliar total e a relação altura/diâmetro, sendo coletados os dados aos 30, 60, 90 e 180 dias após a emergência. As mudas de jacarandá caviúna tiveram maior altura, diâmetro do colo e área foliar nos tratamentos com sombreamento intermediários (50%, 70% e 84% de sombra) e apresentou características de espécies tolerantes a sombra e de estágios mais avançados de sucessão, se aproximando de espécies secundárias tardias a clímax. Por outro lado, as mudas de paineira apresentaram melhor crescimento no tratamento sem sombra (0%) e nos tratamentos com sombreamentos leves (20 e 50%), com características de espécies heliófitas em etapas iniciais de sucessão e aproximando-se de plantas pioneiras a secundárias iniciais.

Predicting crop growth and yield with precision are one of the main concerns of the agricultural science. For these purpose mechanistic models of crop growth have been developed and tested worldwide. The feasibility of an expolinear model for crop growth was evaluated on predicting growth modification on soybean (Glycine max L. Merrill) of determined and undetermined growth cultivars, submitted to water restrictions imposed on different phenological stages. An experiment was carried out in Azul/Argentina and in Viçosa/Brazil during the growing seasons (1997/1998, 1998/1999 and 2002/2003). The expolinear model was adjusted to the dry-matter data obtained from each treatment. The model showed sensibility of Rm (maximum relative growth rate of the culture - g g-1 day-1) to variation in air temperature; of Cm (maximum growth rate of the culture - g m-2 day-1) to solar radiation and of Tb (lost time -day) to water stress. Cm values were higher without water restriction presenting, in both countries, a direct correlation with solar radiation. Without water restrictions, Rm values were lower when the average air temperature during the cycle was lower. It was observed that under water stress the culture had a bias to present higher Rm values. Tb was lower in the irrigated treatments than in those with water deficits. The analysis of the outputs clearly shows the feasibility of the expolinear model to explain the differential growth rates of soybean as a consequence of climatic conditions.Prever o crescimento e a produtividade das culturas com precisão é uma das principais preocupações das ciências agrícolas. Com esse propósito, modelos mecanísticos de crescimento de culturas têm sido desenvolvidos e testados. A adequação do modelo expolinear de crescimento de culturas foi avaliada para prever as modificações de crescimento de cultivares de soja (Glycine max L. Merrill) de crescimento determinado e indeterminado, submetidas a déficit hídrico em diferentes estádios fenológicos. Um experimento foi conduzido em Azul/Argentina e outro em Viçosa/Brasil durante as estações de cultivo (1997/1998, 1998/1999 e 2002/2003). O modelo expolinear foi ajustado aos dados de fitomassa seca obtidos de cada tratamento. O modelo apresentou sensibilidade do parâmetro Rm (taxa máxima de crescimento relativo da cultura - g g-1 day-1) à variação na temperatura do ar; do parâmetro Cm (taxa máxima de crescimento da cultura - g m-2 day-1) à radiação solar; e do parâmetro Tb (perda em tempo - dias) ao estresse hídrico. Os valores de Cm foram maiores sem restrições hídricas, apresentando, em ambos os países, uma correlação direta com a radiação solar. Sem restrições hídricas, os valores de Rm foram menores quando a temperatura média do ar durante o ciclo foi menor. Sob estresse hídrico, a cultura mostrou uma tendência a apresentar valores de Rm maiores. Os valores de Tb foram menores nos tratamentos irrigados e maiores nos tratamentos com deficiência hídrica. A análise dos resultados mostrou claramente a capacidade do modelo expolinear para simular as diferentes taxas de crescimento da cultura da soja como uma consequência das condições climáticas.

Nitrogen (N) is the nutrient absorbed and exported in largest amount, the most expensive, and the element that more influences maize productivity. The objective of this work was to verify the effect of N doses on total N contents in maize leaves at flowering time, and in plant aerial parts and grains, besides leaf area index and harvest index at farinaceous grain stage, in maize cultivated in wetland soil under the underground drainage system. The experiment was carried out at ESALQ/USP, in Piracicaba, São Paulo state, Brazil, using a completely randomized blocks design, with five treatments (0, 50, 100, 150 and 200 kg ha-1 N) and three replications. The increment in N dose caused linear increase in the total N content in leaves at flowering time; and in the total N contents in the plant aerial parts and grains at the farinaceous grain stage. The increase of N rates promoted linear dose-response in leaf area index of the maize simple hybrid P30 P70 but not significantly influenced the harvest index.

Water uptake and use by plants are essentially energy processes that can be largely modified by percentage of soil cover, plant type; foliage area and its distribution; phenological stage and several environmental factors. Coffee trees (Coffea arabica - cv. Obatã IAC 1669-20) in Agrforestry System (AFS) spaced 3.4x0.9m apart, were planted inside and along rows of 12- year-old rubber trees (Hevea spp.) in Piracicaba-SP, Brazil (22 42'30" S, 47 38'00" W - altitude: 546m). Sap flow of one-year-old coffee plants exposed to 35; 45; 80; 95 and 100% of total solar radiation was estimated by the heat balance technique (Dynamax Inc.). Coffee plants under shade showed greater water loss per unit of incident irradiance. On the other hand, plants in monocrop (full sun) had the least water loss per unit of incident irradiance. For the evaluated positions average water use was (gH2O.m-2Leaf area.MJ-1): 64.71; 67.75; 25.89; 33.54; 27.11 in Dec./2002 and 97.14; 72.50; 40.70; 32.78; 26.13 in Feb./2003. This fact may be attributed to the higher stomata sensitivity of the coffee plants under more illuminated conditions, thus plants under full sun presented the highest water use efficiency. Express transpiration by leaf mass can be a means to access plant adaptation to the various environments, which is inaccessible when the approach is made by leaf area.A absorção e uso da água pelas plantas são processos essencialmente energéticos que podem ser grandemente modificados pela porcentagem de cobertura do solo, tipo de plantas, área foliar e sua distribuição, estágio fenológico e diversos fatores ambientais. Cafeeiros (Coffea arabica - cv. Obatã IAC 1669-20) em Sistema Agroflorestal (AFS) espaçados de 3.4 x 0.9 m foram plantados dentro e ao lado de um seringal de 12 anos de idade (Hevea spp.) em Piracicaba, SP, Brasil (22 42'30"S, 47 38'00" W - altitude: 546 m). O fluxo de seiva dos cafeeiros com 1 ano de idade expostos a 35, 45, 80, 95 e 100% da radiação solar foi estimado pela técnica do balanço de calor (Dynamax Inc.). Cafeeiros sombreados sofreram a maior perda de água por unidade de radiação incidente. No entanto, as plantas em monocultivo (pleno sol) apresentaram a menor perda de água por unidade de radiação incidente. Nas distâncias avaliadas, o uso médio de água foi (gH2O.m-2área foliar.MJ-1): 64,71; 67,75; 25,89; 33,54; e 27,11 em dez./2002 e 97,14; 72,50; 40,70; 32,78; e 26,13 em fev./2003. Tal fato pode ser atribuído à maior sensibilidade estomatal dos cafeeiros sob condições de maior iluminação, o que faz que plantas a pleno sol apresentem eficiência de uso da água mais elevada. Expressar a transpiração por massa de folha pode ser um meio de verificar a adaptação das plantas aos diversos ambientes, a qual é inacessível quando realizado por área foliar.

O comportamento do sistema radicular dentro de um processo de construção de solo em área degradada varia entre indivíduos, espécies e comunidades. Para analisar esse comportamento, foi conduzido um estudo na região denominada Costa Verde, Município de Itaguaí, Estado do Rio de Janeiro, onde, utilizando-se subsolo de área de empréstimo com características edafoclimáticas similares, submetida a três diferentes composições de espécies, cujas funções podem influenciar a construção dos solos e dos ecossistemas, encontrou-se igualdade de produção total de raízes finas em 30 cm de profundidade, embora a vegetação com maior diversidade funcional e de espécies tenha contribuído mais para a construção dos ecossistemas.The behavior of root system in the process of soil construction in degraded areas varies among individuals, species and communities. To evaluate this behavior, a study was conducted in a region named Costa Verde, municipal district of Itaguaí, State of Rio de Janeiro, using subsoil from a reclamation area with similar soil-climatic characteristics subjected to three different species compositions that can influence the ecosystem and soil construction. There was no difference for total fine root production at 30 cm depth, although the vegetation with the greatest functional and species diversity most contributed to ecosystem construction.

Solar radiation is an important factor for plant growth, being its availability to understory crops strongly modified by trees in an Agroforestry System (AFS). Coffee trees (Coffea arabica - cv. Obatã IAC 1669-20) were planted at a 3.4 x 0.9 m spacing inside and aside rows of monocrops of 12 year-old rubber trees (Hevea spp.), in Piracicaba-SP, Brazil (22º42'30" S, 47º38'00" W - altitude: 546m). One-year-old coffee plants exposed to 25; 30; 35; 40; 45; 80; 90; 95 and 100% of the total solar radiation were evaluated according to its biophysical parameters of solar radiation interception and capture. The Goudriaan (1977) adapted by Bernardes et al. (1998) model for radiation attenuation fit well to the measured data. Coffee plants tolerate a decrease in solar radiation availability to 50% without undergoing a reduction on growth and LAI, which was approximately 2m².m-2 under this condition. Further reductions on the availability of solar radiation caused a reduction in LAI (1.5m².m-2), thus poor land cover and solar radiation interception, resulting in growth reduction.A radiação solar é um fator importante para o crescimento das plantas, sendo sua disponibilidade fortemente modificada pelas árvores em sistemas agroflorestais (SAFs). Foram estudadas plantas de café (Coffea arabica - cv. Obatã IAC 1669-20) espaçadas 3,4 x 0,9 m em fileiras, dentro e ao lado de uma plantação de seringueira (Hevea spp.) de 12 anos de idade, em Piracicaba, SP, Brasil (22º42'30" S, 47º38'00" W - altitude: 546 m). Cafeeiros de 1 ano de idade expostos aos níveis de 25, 30, 35, 40, 45, 80, 90, 95 e 100% de radiação solar foram avaliados quanto aos seus parâmetros biofísicos de interceptação e captura de luz. O modelo de Goudriaan (1977) adaptado por Bernardes et al. (1998) para estimativa da radiação solar disponível ajustou-se bem aos dados medidos. Os cafeeiros toleraram diminuição de 50% na disponibilidade de radiação solar sem sofrer reduções no crescimento e IAF, sendo este de aproximadamente 2 m².m-2, nessas condições. Reduções na disponibilidade de luz acima desse valor levaram a uma diminuição do IAF (1,5 m².m-2), resultando em menor cobertura do solo pelos cafeeiros e menor interceptação da radiação solar, com conseqüentes diminuições no crescimento.

Áreas com cultivo irrigado têm o déficit de saturação de vapor (DPV) etemperatura do ar modificados. Sendo a resposta estomática influenciada por essas variáveis e outras como temperatura do dossel, a cultura do feijão irrigado tende a apresentar condutância estomática à difusão de vapor (Gva) e transpiração, diferenciados com relação ao cultivo de sequeiro. Avaliando-se Gva e transpiração com porômetros de equilíbrio dinâmico, verificou-se que a taxa de transpiração apresentou melhor correlação em relação à temperatura da folhagem em condições de folhas ao sol, do que em relação a folhassombreadas. Relações de Gva com temperatura do ar, DPV e radiação fotossinteticamente ativa (PAR) reforçam a interação dos fatores ambientais com a resposta estomática. Valores de Gva apresentaram correlação exponencial negativa tanto com temperatura do ar e DPV,para valores entre 20 e 35°C, de 0,5 à 3 KPa, respectivamente e aumento exponencial quando relacionada a PAR, mesmo com valores superiores a 2000 mmol m-2 s-1.Irrigated areas present environmental variables such as vapor pressure deficit (DPV) and modified air temperature. The stomatal response is not only affected by these modified environmental conditions, but also by others such as canopy temperature. Thus, an irrigated bean crop tend to present modifications in stomatal conductance (Gva) and transpiration in relation to a non irrigatedcommon bean crop. Gva and transpiration were measured with steady-state null-balance porometers. Results showed that transpiration rate correlated better with canopy temperature in conditions of sunny leaves than of shaded leaves. The relation between Gva and air temperature, and between DPV and photosynthetic active radiation (PAR) reinforce the interaction of the environmental variables with stomatal response. Gva values presented negative exponential correlation with air temperature and DPV, for values between 20 and 35°C, and 0.5 to 3 KPa, respectively, and an exponential increase when correlated with PAR, even when valuer were above 2000 mmol m-2 s-1.

The plant population and space distribution in maize are important for theinterception of solar radiation, which is very important to the yield. Radiation interceptionis consequence of the latitude, the day of the year, the hour of the day and foliar angle.There was no methodology for estimating the best plant population and space distributionconsidering the canopy architecture, being both obtained through experimentation infield. There was neither methodology for estimating the foliar angle which maximizesthe radiation interception. The purpose of this paper was to propose equations andmethodologies for estimating the plant population and space distribution consideringthe canopy architecture, as well as foliar angles that maximize the interception of the radiation in consequence of the latitude and the day of the year. The methodology describedshould be validated by the comparison of the yield of cultivar with different canopyarchitectures grown in different latitudes and periods of the year.

Áreas com cultivo irrigado têm o déficit de saturação de vapor (DPV) e temperatura do ar modificados. Sendo a resposta estomática influenciada por essas variáveis e outras como temperatura do dossel, a cultura do feijão irrigado tende a apresentar condutância estomática à difusão de vapor (Gva) e transpiração, diferenciados com relação ao cultivo de sequeiro. Avaliando-se Gva e transpiração com porômetros de equilíbrio dinâmico, verificou-se que a taxa de transpiração apresentou melhor correlação em relação à temperatura da folhagem em condições de folhas ao sol, do que em relação a folhas sombreadas. Relações de Gva com temperatura do ar, DPV e radiação fotossinteticamente ativa (PAR) reforçam a interação dos fatores ambientais com a resposta estomática. Valores de Gva apresentaram correlação exponencial negativa tanto com temperatura do ar e DPV, para valores entre 20 e 35°C, de 0,5 à 3 KPa, respectivamente e aumento exponencial quando relacionada a PAR, mesmo com valores superiores a 2000 µmol m-2 s-1. Palavras-chave: estômato, temperatura do ar, déficit de saturação de vapor do ar, radiação fotossinteticamente ativa, Phaseolus vulgaris.

Resumo O objetivo deste estudo é avaliar o regime de vento nas estações meteorológicas dos municípios de Duque de Caxias e Petrópolis localizadas, respectivamente, na base (A603) e no topo (A610) da Serra do Mar - Rio de Janeiro, Brasil. O WRPLOT foi usado na elaboração das rosas de vento e histogramas. Comparou-se a persistência da direção do vento e com o número de dias com chuvas (NDC) a partir do boxplot. De modo geral o teste de sequência indica que as séries temporais anuais e mensais de ventos estão dentro da normalidade. As predominâncias da direção do vento foram identificadas em A603 como SSE (36,22%), SE (24,98%) e S (18,71%). Nesta estação a intensidade do vento foi majoritariamente classificada como calmaria (87,33%), apresentando ainda a predominância de ventos fracos que variam entre bafagem (8,80%) e aragem (3,90%). As predominâncias na estação A610 foram WSW (21,57%), NW (17,53%), WNW (10,81%) e NNW (7,66%), com variação de classes de velocidade de ventos e sem registro de calmaria. A correlação entre as direções cardinais em cada estação com o NDC mostrou que a estação A603 registrou as direções SSE, S e SE, devido ao efeito barreira gerado pela face S/SW (barlavento) da Serra do Mar, enquanto a estação A610 registrou chuvas associadas às direções NW, WNW e WSW.