Genotype selection and addition of fertilizer increases grain yield in upland rice in Suriname / Seleção de genótipos e adição de fertilizantes aumenta a produtividade de grãos do arroz de terras altas no Suriname

ABSTRACT The upland rice farmers in Suriname use local varieties and low level technologies in the field. As a result, the upland rice grain yield is low, at about 1 000 kg ha-1. Our objective was to evaluate the use of upland rice cultivars from Suriname and Brazil, and the effect of nitrogen, N, phosphorus, P, and potassium, K, fertilizers on cultivation variables. We undertook four field trials in the Victoria Area, in the Brokopondo District, using a randomized block design each with four replications. The most productive rice varieties were BRS Esmeralda (grain yield 2 903 kg ha-1) and BRS Sertaneja (2 802 kg ha-1). The highest grain yield of 2 620 kg ha-1 was achieved with a top dressing application of 76.41 kg N ha-1 20 days after sowing. For P, the highest grain yield of 3 085 kg ha-1 was achieved with application of 98.06 kg ha-1 P2O5 applied at sowing. An application rate of 31.45 kg ha-1 of K2O at sowing achieved the highest grain yield of 2 952 kg ha-1. Together, these application rates of N, P and K resulted in rice grain yield of about 3 000 kg ha-1, which is three times greater than the national average for upland rice. We demonstrate that the use of improved rice varieties matched to the local conditions, and application of appropriate fertilizers, are management practices that can result in significant increases in rice grain yield in Suriname.

RESUMO Produtores de arroz de terras altas no Suriname usam cultivares locais e baixo nível tecnológico. Assim, a produtividade é baixa (1 000 kg ha-1). Nosso objetivo foi avaliar o uso de cultivares de arroz de terras altas do Suriname e do Brasil, e o efeito de taxas de nitrogênio, N, fósforo, P e potássio, K sobre variáveis de cultivo. Foram instalados quatro ensaios de campo usando em cada experimento o delineamento de blocos casualizados com quatro repetições. As mais produtivas cultivares de arroz foram BRS Esmeralda (produtividade de 2 903 kg ha-1) e a BRS Sertaneja (2 802 kg ha-1). A mais alta produtividade de grãos de 2 620 kg ha-1 foi alcançada pela aplicação em cobertura de 76.41 kg N ha-1, aos 20 dias após a semeadura. Para P, a mais alta produtividade de grãos de 2 620 kg ha-1 foi alcançada com a aplicação de 98.06 kg ha-1 de P2O5 na semeadura. Uma aplicação da dose de 31.45 kg ha-1 K2O na semeadura permitiu o maior rendimento de grãos, 2 952 kg ha-1. Juntas, essas taxas de aplicação proporcionaram rendimento de grãos de arroz em torno de 3 000 kg ha-1, o que é três vezes maior que a média nacional do país para arroz de terras altas. O uso de variedades melhoradas de arroz adaptadas às condições locais, e a aplicação de doses adequadas de nutrientes são práticas de manejo que podem resultar em significativo aumento no rendimento de cultivos de arroz de terras altas no Suriname.

Capability of in vitro digestibility methods to predict in vivo digestibility of vegetal and animal proteins

The purpose of this work was to establish predictive equations for the digestibility of proteins of animal and vegetal origin by correlating in vitro and in vivo methods. Proteins sources for animal and vegetable were used. To calculate in vitro digestibility, we used pH values obtained 10 min after a solution of enzymes was added to a protein solution (pH-drop method). We also used the pH-static method, which measures the volume of additional NaOH that is necessary to maintain a pH of 8.0 after the addition of an enzymatic solution. In vivo digestibility was measured in newly weaned male rats that were fed a diet of AIN-93G for growth with a modified protein content of 9.5% for 14 days. The equations developed using the pH-drop method allowed us to predict in vivo digestibility amounts that were more closely correlated with real in vivo digestibility than those obtained with equations using the pH-static method. In vitro techniques are less expensive, require less manpower and physical space, and use a smaller quantity of protein(AU)

O objetivo deste trabalho foi estabelecer equações de predição para a digestibilidade das proteínas de origem animal e vegetal, correlacionando métodos in vitro e in vivo. Foram utilizadas proteínas de origem animal e vegetal. Para o cálculo da digestibilidade in vitro foram utilizados os valores de pH obtidos em 10 min após a adição da solução de enzimas (método de queda de pH). Também foi utilizado o método de pH estático, o qual mede o volume de NaOH adicionado, necessário para manter o pH em 8,0 após a adição de uma solução enzimática. A digestibilidade in vivo foi medida em ratos machos recémdesmamados que foram alimentados com uma dieta AIN- 93G para crescimento com teor de proteína modificada de 9,5% durante 14 dias. As equações desenvolvidas utilizando o método de queda de pH permitiram prever em quantidades digestibilidade in vitro que foram mais estreitamente correlacionadas com a digestibilidade in vivo do que aqueles obtidas utilizando equações do método de pH estático. As técnicas in vitro são menos dispendiosas, exigem menos mão-de-obra e espaço físico, e utiliza uma menor quantidade de proteína(AU)

Emissão de amônia de veículo automotor leve e sua importância para a Saúde Ambiental / Ammonia emission from light duty vehicle and its importance for the environmental health

Introdução - A amônia (NH3) é um poluente atmosférico cuja emissão é em parte provocada por atividades antrópicas. A geração de energia através da queima de combustíveis é uma dessas atividades, dentro da qual, o setor de transporte e principalmente os veículos automotores rodoviários são uma fonte considerável das emissões de poluentes. Além de afetar diretamente a saúde humana, a amônia participa de reações na atmosfera que geram como poluente secundário, material particulado fino. Objetivo - Verificar, em veículo com motor de ignição por centelha (ciclo Otto), os valores da emissão de amônia, utilizando os combustíveis gasool 22 (gasolina contendo 22 por cento em volume de etanol anidro), etanol hidratado carburante (EHC) e gás natural veicular (GNV), com e sem a presença de elemento catalítico (catalisador). Métodos - O veículo foi ensaiado em dinamômetro de chassis, seguindo ciclo de condução e amostragem dos poluentes conforme Norma ABNT NBR 6601, para medição da emissão de escapamento, pela Norma ABNT NBR 7024, para medição de autonomia; e seguindo os ciclos de condução congestionamento (NYCC) e agressivo (US-06), adotados pela Agência de proteção ambiental dos EUA (USEPA). Além dos métodos de análise dos gases prescritos nessas Normas, foi utilizado o método FTIR (Fourier Transform InfraRed) para medição de NH3 e de N2O. Resultados - As emissões de amônia encontradas foram: média de 1,06 ± 0,03 mg/km, 1,34 ± 0,42 mg/km e 1,22 ± 0,59 mg/km antes do catalisador; e de 4,16 ± 0,65 mg/km, 3,80 ± 1,60 mg/km e 3,88 ± 0,06 mg/km nas medições após o catalisador, respectivamente para os combustíveis GNV, EHC e gasool 22. Os valores médios de emissão de amônia obtidos nos ensaios com a utilização de gasool 22 com teores de enxofre de 50 ppm e 350 ppm foram respectivamente de 3,26 ± 0,51 mg/km e 3,88 ± 0,06 mg/km. Os valores médios de emissão de amônia para os ciclos FTP-75, NYCC e US-06, foram respectivamente: 4,16 ± 0,65 mg/km, 17,30 ± 3,72 mg/km e 24,91 ± 2,71 mg/km para o combustível GNV; 3,80 ± 1,60 mg/km, 11,46 ± 1,04 mg/km e 5,47 ± 0,44 mg/km para o combustível EHC; e 3,26 ± 0,51 mg/km, 9,51 ± 1,32 mg/km e 15,82 ± 2,29 mg/km para o combustível gasool 22. Conclusão - De forma geral a emissão média de amônia medida antes do catalisador foi menor do que a medição efetuada após o catalisador para todos os combustíveis. Não foi detectada diferença significativa entre os valores de emissão de amônia feitos com dois teores diferentes de concentração de enxofre no gasool 22. Em linhas gerais a emissão de amônia mostrou-se dependente da forma de condução do veículo, apresentando valores superiores de emissão em relação ao ciclo de condução urbana (FTP-75), quando o veículo foi ensaiado seguindo os ciclos de condução NYCC e US- 06. Em princípio a emissão veicular de amônia pode ser importante na formação de material particulado fino em ambiente urbano, no qual é provável que as fontes tradicionais de emissão de amônia, como as atividades agrícolas, não sejam significativas.

Introduction - Ammonia (NH3) is an air pollutant whose emission is partly caused by human activities. Energy generation by burning fuels is one of those activities. In this area, the transportation sector has in on-road motor vehicles the major source of pollutant emissions. In addition to directly affect the human health, ammonia participates in atmospheric reactions that generate, as secondary pollutant, fine particulate matter. Objective - Verify in a vehicle with spark-ignition engine (Otto cycle), the values of ammonia emissions using the fuels gasohol 22, hydrous ethanol fuel (EHC) and compressed natural gas (CNG), with and without the presence of catalytic element (catalyst). Methods - The vehicle was tested on chassis dynamometer, following driving cycle and sampling of pollutants prescribed by ABNT NBR 6601 standard, for measuring exhaust emissions, and by ABNT NBR 7024, for measuring autonomy; and following the congestion (NYCC) and aggressive (US-06) driving cycles, adopted by the Environmental Protection Agency of USA (USEPA). In addition to the methods of gas analysis prescribed in these standards, the FTIR (Fourier Transform InfraRed) method was used for the measurement of NH3 and N2O. Results - Ammonia emissions were: average 1.06 ± 0.03 mg/km, 1.34 ± 0.42 mg/km and 1.22 ± 0.59 mg/km before the catalyst; and 4.16 ± 0.65 mg/km, 3.80 ± 1.60 mg/km and 3.88 ± 0.06 mg/km in measurements after the catalyst, respectively for the CNG, gasohol 22 and EHC fuels. Average values of ammonia emissions from tests with the use of gasohol 22 with sulfur content of 50 ppm and 350 ppm were respectively 3.26 ± 0.51 mg/km and 3.88 ± 0.06 mg/km. The average values of ammonia emissions for the FTP-75, NYCC and US-06 cycles, respectively, were: 4.16 ± 0.65 mg/km, 17.30 ± 3.72 mg/km and 24.91 ± 2.71 mg/km for the CNG fuel; 3.80 ± 1.60 mg/km, 11.46 ± 1.04 mg/km and 5.47 ± 0.44 mg/km for EHC fuel; and 3.26 ± 0.51 mg/km, 9.51 ± 1.32 mg/km and 15.82 ± 2.29 mg/km for the gasohol 22 fuel. Conclusion - In general, the average ammonia emissions measured before the catalyst was lower than the measurements made after the catalyst, for all fuels. There was no significant difference between the emission of ammonia made with two different levels of sulfur concentration in gasohol 22. Broadly the ammonia emission was dependent on the manner of driving of the vehicle, with higher emission values, compared to the urban driving cycle (FTP-75), when the vehicle was tested following the driving cycles NYCC and US-06. In principle vehicular emission of ammonia may be important in the formation of fine particulate matter in an urban environment in which it is likely that traditional sources of ammonia emissions, such as agricultural activities, are not significant.

Crecimiento rápido autotrófico de microorganismos anaerobios oxidadores de amonio en presencia de nitrito, usando inóculos de Colombia / Faster autotrophic growth of anaerobic ammonium-oxidizing microorganisms in presence of nitrite, using inocula from Colombia

Anammox is a nitrite dependent process, catalyzed by bacteria of the order Brocadiales. Anammox bacteria oxidize ammonia under anoxic conditions, with nitrite as electron acceptor producing dinitrogen gas. Here, we demonstrated the presence of anammox bacteria by enriched them in a SBR reactor, with anaerobic samples taken from de bottom of a pond used in primary wastewater treatment. The enrichment reached nitrogen (N) removal rates of nearly 1.92kg N/m3/day. (The stoichiometry of the reaction matched previous anammox studies). The enriched bacterial communities were analyzed by Fluorescence In situ Hybridization (FISH), and showed a nearly 90% enrichment at the end of the experiment (day 90). As far as we know this is the first time that the anammox bacteria were enriched using Colombian inocula. The enrichment was achieved in relatively short time with high yields and have an excellent potential for application in wastewater treatment opening the opportunity to treat nitrogen-rich effluents by partial nitritation and anammox, thereby decreasing operational costs with respect to aeration (nitrification) and addition of organic electron donor (heterotrophic denitrification). This more sustainable treatment is a good alternative to control nutrient pollution in water bodies in tropical countries.

La oxidación anaerobia del amonio (anammox), es un proceso nitrito dependiente, catalizado por bacterias del filo planctomicetes. Estas bacterias oxidan el amonio en ausencia de oxígeno, con nitrito como aceptor de electrones produciendo nitrógeno molecular. En Colombia, demostramos la presencia de estas bacterias mediante el enriquecimiento de cultivos en reactores por lotes, con inóculos nativos, provenientes de muestras anaeróbias tomadas del fondo de una laguna para el tratamiento primario de aguas residuales. El enriquecimiento logrado alcanzó remociones de nitrógeno (N), en el orden de 1.92kg - N /m3/día (la estequiometria de la reacción estuvo acorde con estudios previos de anammox). La comunidad bacteriana enriquecida, se analizó mediante hibridación en sitio con fluorescencia (FISH), y mostró que el enriquecimiento contenía aprox. 90 % de bacterias anammox al final del experimento (Día 90). Esta es la primera vez que en Colombia se logra el enriquecimiento de estas bacterias con inóculos locales, hasta nuestro conocimiento. El enriquecimiento fue alcanzado en relativamente corto tiempo con altos rendimientos y tiene un excelente potencial de aplicación en el tratamiento de aguas residuales, abriendo oportunidades para el tratamiento de efluentes ricos en nitrógeno mediante nitritación parcial y anammox, disminuyendo los costos en los procesos de aireación (nitrificación) y en la de adición de donadores orgánicos (denitrificación heterótrofa). El uso de estos tratamientos más sostenibles es una buena alternativa para el control de contaminación por nutrientes en los cuerpos de agua, en países tropicales.

Preface for special issue on Anammox (2014) / 生物工程学报

Anaerobic ammonia oxidation (Anammox) is one of the important discoveries in the field of environmental microbiology, and it plays an indispensible role in the nitrogen removal from wastewaters and the biogeochemical nitrogen cycle. Through review research progress in anaerobic ammonia oxidation, an Anammox special issue is published so as to find problems, explore applications and outlook developments. The special issue consists of reviews and original papers, mainly involving in the following aspects: i) enrichment of Anaerobic ammonia oxidation bacteria (AnAOB); ii) community analysis of AnAOB; iii) preservation of granular AnAOB sludge; iv) effect of organic matter on Anammox; v) application of Anammox process, etc.

Nitrogen cycle and ecosystem services in the Brazilian La Plata Basin: anthropogenic influence and climate change / Ciclo de nitrogênio e serviços ecossistêmicos na Bacia do Prata brasileira: influência antropogênica e mudanças climáticas

The increasing human demand for food, raw material and energy has radically modified both the landscape and biogeochemical cycles in many river basins in the world. The interference of human activities on the Biosphere is so significant that it has doubled the amount of reactive nitrogen due to industrial fertiliser production (Haber-Bosch), fossil fuel burning and land-use change over the last century. In this context, the Brazilian La Plata Basin contributes to the alteration of the nitrogen cycle in South America because of its huge agricultural and grazing area that meets the demands of its large urban centres - Sao Paulo, for instance - and also external markets abroad. In this paper, we estimate the current inputs and outputs of anthropogenic nitrogen (in kg N.km-2.yr-1) in the basin. In the results, we observe that soybean plays a very important role in the Brazilian La Plata, since it contributes with an annual entrance of about 1.8 TgN due to biological nitrogen fixation. Moreover, our estimate indicates that the export of soybean products accounts for roughly 1.0 TgN which is greater than the annual nitrogen riverine exports from Brazilian Parana, Paraguay and Uruguay rivers together. Complimentarily, we built future scenarios representing changes in the nitrogen cycle profile considering two scenarios of climate change for 2070-2100 (based on IPCC's A2 and B2) that will affect land-use, nitrogen inputs, and loss of such nutrients in the basin. Finally, we discuss how both scenarios will affect human well-being since there is a connection between nitrogen cycle and ecosystem services that affect local and global populations, such as food and fibre production and climate regulation.

A crescente demanda humana por alimentos, matérias-primas e energia modificou radicalmente a paisagem e os ciclos biogeoquímicos de inúmeras bacias hidrográficas no mundo. A interferência das atividades humanas na Biosfera é tão grande que já duplicou a quantidade de nitrogênio reativo com a produção industrial de fertilizantes, a queima de combustíveis fósseis e a mudança de uso da terra no século XX. A Bacia do Prata brasileira contribui para a alteração do ciclo do nitrogênio na América do Sul, por causa da sua extensa área e da marcante ocupação agrícola e pecuária, que atende à demanda de seus grandes centros urbanos - São Paulo, por exemplo - e de mercados fora do Brasil. Neste estudo, foram estimados os valores das principais entradas e saídas de N atuais em razão da ação antrópica na bacia. O complexo da soja desempenha um papel importante, pois contribui com uma entrada anual de quase 1.8 TgN por causa da fixação biológica na bacia. Além disso, a exportação de produtos oriundos da soja é estimada em 1.0 TgN, um valor maior que a exportação de nitrogênio total dos rios Paraná, Paraguai e Uruguai (na porção de área brasileira) juntos. Também foram tomadas como hipóteses situações futuras para o comportamento do ciclo de N na bacia, considerando-se dois cenários de mudanças climáticas para o período 2070-2100 (baseados em A2 e B2, do IPCC), que poderão influenciar o uso da terra, as entradas e as perdas de N na bacia. Por fim, é discutido como tais cenários irão alterar o bem-estar da população, pois há uma conexão entre o ciclo do nitrogênio e os serviços ecossistêmicos, tais como a produção de alimentos e a regulação climática.

Dinámica del ciclo del nitrógeno y fósforo en suelos / Nitrogen and phosphorus cycles dynamics in Soils

Los ciclos biogeoquímicos del fósforo (P) y del nitrógeno (N) son sistemas dinámicos que suceden a través de la biosfera, de cuyos mecanismos de transformación depende la disponibilidad de estos elementos para diferentes formas de vida. Se acepta que la diversidad y actividad de las poblaciones microbianas posee un papel crucial en la dinámica de los nutrientes y por tanto el desafío está en comprender, como responden a las condiciones ambientales. La actividad microbiana en los suelos depende tanto de la condición del recurso y como de sus propiedades químicas, físicas y biológicas. En este documento se describen conceptos que se han empleado para entender la dinámica del nitrógeno y el fósforo, con el propósito de discutir cómo las características de las diferentes fracciones orgánicas y minerales seleccionan el potencial biológico encargado del recambio de dichos elementos, panorama que actualmente se aborda a través de técnicas independientes del cultivo para estudiar las poblaciones microbianas in situ.

Biogeochemical cycle’s phosphorus (P) and nitrogen (N) are dynamic systems taking place through the biosphere, whose mechanisms of transformation depends on the availability of these elements for different forms of life. It is accepted that the diversity and activity of microbial populations plays a crucial role in nutrient dynamics and therefore the challenge is to understand how they respond to environmental conditions. Microbial activity in soils depends on both the resource condition and its chemical, physical and biological properties. Concepts described herein have been used to understand the nitrogen and phosphorus dynamics, with the aim to discuss how the characteristics of the different organic and mineral fractions select the biological potential responsible for the turnover of these elements, scenario currently addressed through cultivation-independent techniques to study microbial populations in situ.

Multiple Symbiotic Associations Found in the Roots of Botrychium ternatum

Two types of mycorrhizae, orchid (OM) and arbuscular mycorrhizae (AM), were observed in the cortical cells of Botrychium ternatum roots. The vesicles or arbuscules of AM fungi were examined and the fresh or digestive pelotons by other species of basidiomycetes were also observed in the roots under light microscope. These symbioses were, as the genomic DNAs extracted from roots of B. ternatum reacted with the specific primers, confirmed with PCR technique, being added to more strong evidences. These discoveries were rarely happened in the roots, especially a fern in nature. OM was observed in the roots of B. ternatum collected from the nationwide areas, whereas AM was only in the roots of B. ternatum collected from Chung-Buk areas. It is speculated that OM are associated with the nitrogen cycle in Islands and the growth of B. ternatum in the inland of Central Korea is related to both the phosphate and nitrogen cycle in the nature. The results suggest that B. ternatum is a typical species with two types of mycorrhizae under various growing conditions.