DSpace Coleção: Teses e dissertações defendidas no Programa de Pós-Graduação em Meteorologia Agrícola
https://locus.ufv.br//handle/123456789/170
Teses e dissertações defendidas no Programa de Pós-Graduação em Meteorologia Agrícola2024-03-29T13:05:53ZRhizospheric microbial communities of plants coexisting under different edaphic conditions
https://locus.ufv.br//handle/123456789/27939
Título: Rhizospheric microbial communities of plants coexisting under different edaphic conditions; Comunidades microbianas rizosféricas de plantas em coexistência sob diferentes condições edáficas
Autor(es): Monteiro, Larissa Cassemiro Pacheco
Abstract: Plants exert strong influence on soil microrganisms through root exudation. When two plant species are growing together, the resulting rhizospheric microbial communities differs from that observed in the respective monocultures. This new rhizobiome can directly affect the adaptability and the ecological interactions of the plant species living in coexistence. In addition, soil edaphic conditions such as different levels of fertility and changes in the electrical conductivity, also promote changes in the rhizobiome and, consequently, in the interactions established by the plants in coexistence. Thus, the aims of this work were: I) to evaluate the ecological relationships and the microbial taxons present in the rhizosphere of weeds in monoculture and coexistence; II) to evaluate how soil fertilization affects the ecological interactions between Zea mays and weeds and their associations with rhizosphere microroganisms and III) to evaluate the outcomes of Zea mays-weed interactions as a function of soil EC associated with changes in the structure of the rhizosphere microbial communities. To achieve the first objective, an experiment was conducted in a greenhouse using three weed species, Ageratum conyzoides, Ipomoea ramosissima, and Bidens pilosa that were grown in monoculture and in coexistence. The total soil DNA was extracted and sequenced via the Illumina MiSeq platform using primers specific for the 16S rRNA of bacteria and archaea and the ITS region of fungi. Competition interactions were observed between all tested weed combinations. Differences in the bacterial diversity of competing weeds were observed. For some specific bacterial groups, such as the genera Bdellovibrio, Flexibacter and Domibacillus, and the fungal phylum Ascomycota, smaller changes in abundance were recorded. To achieve the second objective, another experiment was conducted in a greenhouse with two weed species Amaranthus viridis and Bidens pilosa and Zea mays, in monoculture and in coexistence, submitted to two different fertility managements. The total DNA of the soil was also extracted and the sequencing carried out as in the previous experiment. Maize showed greater competitive ability than weeds under natural soil fertility, no difference in competiveness was observed among the plants tested after soil fertilization. Bacterial diversity was negatively affected by fertility and specific taxa were differently affected by the two factors evaluated, plant coexistence and soil fertilization. The fungal community did not change at α and β diversity in any of the samples analyzed. To achieve the third objective, an experiment similar to the previous one was conducted in a greenhouse, adopting distinct levels of soil electrical conductivity (EC). For the interaction between maize and B. pilosa, the ecological relations between these plants changed from competition to facilitation as EC was increased. Increases in soil EC caused significant changes in bacterial diversity and in the structure and composition of bacterial and fungal taxa. These changes were associated to changes in the outcome of mayze-weed interactions. Keywords: Zea mays. Ageratum conizoydes. Amaranthus viridis. Ipomoea ramosissima. Bidens pilosa. Plant Coexistence. Microbial Diversity. llumina MiSeq sequencing. 16S rRNA and ITS. Fertility. Electrical Conductivity.; As plantas exercem forte influência sobre os microrganismos do solo através da exsudação radicular. Quando espécies de plantas crescem juntas, as comunidades microbianas rizosféricas resultantes diferem das observadas nas respectivas monoculturas. Esse novo rizobioma pode afetar diretamente a adaptabilidade e as interações ecológicas das espécies vegetais em coexistência. Além disso, condições edáficas do solo, como diferentes níveis de fertilidade e alterações na condutividade elétrica, também promovem alterações no rizobioma e, consequentemente, nas interações estabelecidas pelas plantas em coexistência. Assim, os objetivos deste trabalho foram: I) avaliar as relações ecológicas e os táxons microbianos presentes na rizosfera de plantas daninhas em monocultura e coexistência; II) avaliar como a fertilização do solo afeta as interações ecológicas entre Zea mays e plantas daninhas e as suas associações com os microrganismos da rizosfera, e III) avaliar os resultados das interações entre Zea mays e plantas daninhas em função da condutividade elétrica (CE) do solo associada a alterações na estrutura das comunidades microbianas da rizosfera. Para atingir o primeiro objetivo, um experimento foi conduzido em casa de vegetação, utilizando três espécies de plantas daninhas, Ageratum conyzoides, Ipomoea ramosissima e Bidens pilosa, cultivadas em monocultura e coexistência. O DNA total do solo foi extraído e sequenciado através da plataforma Illumina MiSeq, usando primers específicos para os genes que codificam o rRNA 16S de bactérias e arquéias e a região ITS de fungos. Foram observadas interações de competição entre todas as combinações de plantas daninhas avaliadas e diferenças na diversidade bacteriana rizosférica a depender das espécies em coexistência. Para alguns grupos bacterianos específicos, como os gêneros Bdellovibrio, Flexibacter e Domibacillus e o filo fúngico Ascomycota, foram observadas pequenas alterações na abundância. Para atingir o segundo objetivo, outro experimento foi conduzido em casa de vegetação com duas espécies de plantas daninhas, Amaranthus viridis e Bidens pilosa e a cultura Zea mays, crescidas em monocultivo e coexistência, e submetidas a dois diferentes manejos de fertilidade. O DNA total do solo também foi extraído e o sequenciamento foi realizado como no experimento anterior. O milho apresentou maior capacidade competitiva do que as plantas daninhas sob fertilidade natural do solo e não houve diferença de competitividade entre as plantas testadas após a fertilização do solo. A diversidade bacteriana foi afetada negativamente pela fertilidade e táxons específicos foram afetados diferentemente pelos dois fatores avaliados, coexistência de plantas e fertilização do solo. A comunidade fúngica não apresentou alteração nas diversidades α e β em nenhuma das amostras analisadas. E para atingir o terceiro objetivo, um experimento semelhante ao anterior foi realizado em casa de vegetação, adotando-se dessa vez, níveis distintos de CE do solo. A interação entre milho e B. pilosa variou de competição para facilitação com o aumento da CE do solo. Após análise do sequenciamento, observou-se que os aumentos na CE do solo alteraram a diversidade bacteriana e a estrutura e composição dos táxons bacterianos e fúngicos, e essas alterações foram associadas com mudanças nas interações ecológicas entre milho e plantas daninhas. Palavras-chave: Zea mays. Ageratum conizoydes. Amaranthus viridis. Ipomoea ramosissima. Bidens pilosa. Coexistência de Plantas. Diversidade Microbiana. Sequenciamento llumina MiSeq. rRNA 16S e ITS. Fertilidade. Condutividade Elétrica.
Tipo: Tese2020-02-20T00:00:00ZExtremos climáticos na África Sub-Sahariana: 1976-2005 e 2020-2050
https://locus.ufv.br//handle/123456789/27391
Título: Extremos climáticos na África Sub-Sahariana: 1976-2005 e 2020-2050; Climate extremes in Sub-Saharan Africa: 1976-2005 and 2020- 2050
Autor(es): Talacuece, Manuel António Dina
Abstract: O presente estudo examina o comportamento das tendências e significância de oito índices climáticos extremos com base em séries de 30 anos (1976-2005) e futuro mais próximo de 31 anos (2020-2050) da África Sub-Sahariana (do inglês, SSA), assim como, as correlações entre índices climáticos extremos com quatro índices oceânicos e com os rendimentos da produtividade do feijão comum e milho nos períodos de 1976-2005 na área do domínio do estudo. Com base nos cálculos das tendências e das correlações foi possível determinar as regiões correlacionadas e afetadas com os índices. As tendências futuras foram avaliadas com base nas projeções de seis modelos regionais climáticos do projeto Coordinated Regional Climate Downscaling Experiment (CORDEX), e com a média dos seis modelos em causa, forçados por dois cenários de média emissão RCP4.5 e de alta emissão RCP8.5. No período histórico, existe uma tendência positiva na precipitação total anual, é por isso que, o número de dias secos consecutivos aumenta menos significativamente, o número de dias consecutivos úmido aumenta menos significantemente, máximo de 5 dias de chuva aumenta menos significante, valor máximo e mínimo de temperatura diária aumentam significantemente, duração do período quente e amplitude térmica diária aumenta menos significantemente. O clima futuro mostra um aumento negativo na precipitação total anual, para o RCP4.5 e um aumento positivo para o RCP8.5, o número de dias secos consecutivos aumenta para RCP4.5 e diminui no RCP8.5, o número de dias consecutivos de úmido diminui para o RCP4.5 e aumente para RCP8.5 e o máximo de 5 dias de chuva aumenta menos significante para RCP4.5 e RCP8.5. O valor máximo e mínimo de temperatura diária, duração do período quente aumentam para RCP 4.5 e RCP 8.5, enquanto a amplitude térmica diária diminui para os cenários RCP 4.5 e RCP 8.5.; The present study examines the behavior of trends and significance of eight extreme climate indices based on 30-year series (1976-2005) and 31-year nearest future (2020-2050) from sub-Saharan Africa (SSA). as well as the correlations between extreme climatic indices with four oceanic indices and yields of common bean and maize during the 1976-2005 periods in the study domain area. Based on trend and correlation calculations, it was possible to determine the correlated and affected regions with the indices. Future trends were assessed based on the projections of six regional climate models from the Coordinated Regional Climate Downscaling Experiment (CORDEX) project, and the average of the six models concerned, forced by two RCP4.5 medium-emission and high- emission RCP8.5 scenarios. In the historical period, there is a positive trend in total annual rainfall, which is why the number of consecutive dry days increases less significantly, the number of consecutive wet days increases less significantly, maximum 5 rain days increases less significant, maximum value. and minimum daily temperature increase significantly, warm period duration and daily thermal amplitude increase less significantly. Future weather shows a negative increase in total annual precipitation for RCP4.5 and a positive increase for RCP8.5, the number of consecutive dry days increases to RCP4.5 and decreases in RCP8.5, the number of consecutive days. humidity decreases for RCP4.5 and increases for RCP8.5 and the maximum of 5 days of rain increases less significantly for RCP4.5 and RCP8.5. The maximum and minimum daily temperature, warm period duration increase for RCP 4.5 and RCP 8.5, while the daily thermal amplitude decreases for RCP 4.5 and RCP 8.5 scenarios.
Tipo: Tese2018-06-29T00:00:00ZImpacto do desmatamento na interação biosfera-atmosfera do domínio caatinga
https://locus.ufv.br//handle/123456789/20380
Título: Impacto do desmatamento na interação biosfera-atmosfera do domínio caatinga; Impact of deforestation on the biosphere-atmosphere interaction of the caatinga domain
Autor(es): Queiroz, Maria Gabriela de
Abstract: A região Semiárida brasileira e a vegetação de caatinga sofrem constante mudança do uso da terra, devido ao processo de desmatamento para a extração de lenha e implantação de culturas agrícolas e pastagens, resultando em paisagens com distintos níveis de perturbação antrópica. Assim, o objetivo desta pesquisa foi avaliar as mudanças na interação biosfera-atmosfera do Domínio de Caatinga, com reflexos na transferência de água e de energia, condições micrometeorológicas, umidade do solo, interceptação de água pelo dossel, atributos físicos e químicos do extrato do solo e produção de serapilheira. Foram estudadas duas paisagens: área com vegetação de caatinga (CAA) e área desmatada adjacente (ADA), ambas situadas no Eixo Norte- Sul da região central do Estado de Pernambuco. O período experimental estendeu-se de 01 de novembro de 2014 a 31 de outubro de 2017, com a delimitação de períodos chuvosos, secos e transições, agrupados de acordo com o regime hídrico local. Foram instaladas torres de aço galvanizado em cada sítio para aquisição de dados micrometeorológicos. Assim, foram realizadas comparações das respostas das condições micrometeorológicas, da evapotranspiração real, e dos componentes do balanço de energia nos diferentes regimes hídricos e entre as superfícies, por meio do método do balanço de energia com base na razão de Bowen para estimar os fluxos diários, mensais e sazonais do calor sensível (H) e latente (LE). Dados de atributos físico-químicos dos sítios e climáticos da área de estudo foram avaliados por meio da aplicação das estatísticas descritiva e multivariada. O monitoramento da umidade volumétrica (θv) no perfil do solo foi realizado por uma sonda capacitiva, em um período total de 157 dias. Adicionalmente, foi examinado o particionamento das chuvas em precipitação interna (Pi), escoamento do tronco (Et) e interceptação pelo dossel (I) por espécies da vegetação de caatinga. Por fim, determinou-se a deposição mensal de serapilheira (total, por fração e por espécies), a taxa de decomposição e a exportação de nutrientes via material decíduo de espécies vegetais da caatinga. Os resultados indicaram que houve diferenças significativas na densidade de fluxos diurnos do saldo de radiação (R N ), LE, H e fluxo de calor no solo (G), com maiores médias na CAA, com exceção dos valores médios de G, provavelmente devido ao aumento do albedo na ADA. A evapotranspiração média na CAA e ADA foi de 2,19 e 1,97 mm, nesta ordem. Cerca de 48% do R N recebido foi utilizado no LE, 44% para H e 9% para G na CAA, versus 34% de R N para LE, 50% para H e 16% para G na ADA. Não houve diferença na maioria dos atributos físico-químicos do solo entre os dois sítios. Exclusivamente para o estudo da umidade do solo, uma terceira paisagem foi incluída, a palma forrageira. A θ v foi superior na caatinga (0,086 m³ m-³), intermediária na palma forrageira (0,064 m³ m-³), e inferior na área desmatada (0,045 m³ m-³). Para a vegetação de caatinga, a Pi e a Et representam 81,2% e 0,8% da precipitação total, enquanto a interceptação pelo dossel foi de 18%. A remoção da vegetação resultou em aumentos de 10% no escoamento superficial para locais desmatados, com maiores incrementos nos primeiros eventos de chuva. A Caatinga depositou em média 1.177 kg MS ha-¹ ano-¹ de serapilheira, sendo 56% de folhas; 24% de galhos; 15% de estruturas reprodutivas e, 5% de miscelânea. A taxa de decomposição da serapilheira foi de 0,33 Kg MS ha-¹ ano-¹, sendo exportados anualmente 23,76 kg ha-¹ de nutrientes. Conclui-se que a conversão da vegetação de caatinga em outras superfícies promoveu maior degradação de paisagens, ocasionando reduções do R N , com valores elevados de H e G, e ET ligeiramente reduzida na área desmatada. A remoção da vegetação de caatinga resultou em declínios da θv e perda de interceptação de água pelo dossel vegetativo. Em áreas de caatinga com intervenção antrópica, a perda de matéria seca depositada sobre o solo pode chegar a 1,18 ton. ha-¹ ano-¹.; The Brazilian semi-arid region and caatinga vegetation are constantly changing land use due to the deforestation process, the extraction of firewood and the implantation of agricultural crops and pastures, resulting in landscapes with different levels of anthropic disturbance. Thus, the objective of this research was to evaluate the changes in the biosphere-atmosphere interaction of the Caatinga domain, with a reflection on water and energy transfer, micrometeorological conditions, soil moisture, canopy water interception, physical and chemical attributes of soil extract and production of litterfall. Two landscapes were studied: area with caatinga vegetation (CAA) and adjacent deforested area (ADA), both located in the North- South Axis of the central region of the State of Pernambuco. The experimental period lasted from November 1, 2014, to October 31, 2017, with the delimitation of wet, dry and transitions periods, grouped according to the local of water regime. Galvanized steel towers were installed at each site for the acquisition of micrometeorological data. Thus, comparisons of the responses of micrometeorological conditions, real evapotranspiration and energy balance components in the different water regimes and between the surfaces were carried out, using the Bowen ratio energy balance method to estimate the daily, monthly and seasonal of the sensible (H) and latent (LE) heat fluxes. Physical and chemical attributes data of the sites and climatic conditions of the study area were evaluated through the application of descriptive and multivariate statistics. The monitoring of the volumetric moisture (θv) in the soil profile was carried out by a capacitive probe, in a total period of 157 days. In addition, partitioning of rains into throughfall (TF), stemflow (SF) and interception loss (IL) of caatinga vegetation species was examined. Finally, monthly deposition of litterfall (total, by fraction and by species), the rate of decomposition and the export of nutrients via deciduous material plant species of the caatinga were determined. The results indicated that there were significant differences in the diurnal flux density of the radiation net (R N ), LE, H and soil heat flux (G), with highest averages in the CAA, except for the mean values of G, probably due to the albedo increase in ADA. The mean daily evapotranspiration in the CAA and ADA was 2.19 and 1.97 mm, respectively. About 48% of the received R N was used in the LE, 44% for H and 9% for G in the CAA, versus 34% from R N to LE, 50% to H and 16% to G in ADA. There was no difference in most of the physical-chemical attributes of the soil between the two sites. Exclusively for the study of soil moisture, a third landscape was included, the forage cactus. The θv was highest in the caatinga (0.086 m³ m-³), intermediate in the forage cactus (0.064 m³ m-³), and lowest in the deforested area (0.045 m³ m-³). For the caatinga vegetation, the TF and SF represent 81.2% and 0.8% of the total precipitation, while the interception loss was 18%. The removal of vegetation resulted in 10% increases in ES for deforested sites, with highest increases in early rainfall events. The caatinga deposited on average 1177 kg DM ha-¹ year-¹ of litterfall, being 56% of leaves; 24% of branches; 15% of reproductive structures and 5% of miscellaneous. The litterfall decomposition rate was 0.33 kg DM ha-¹ year-¹ , with annual exportation of 23.76 kg ha-¹ of nutrients. It is concluded that the conversion of the caatinga vegetation to other surfaces promoted greater degradation of landscapes, causing reductions of the R N , with high values of H and G, and slightly reduced ET in deforested area. Removal of the caatinga vegetation resulted in declines of θ v and loss of interception of water through the canopy. In areas of caatinga with anthropic intervention, the loss of dry matter deposited on the soil can reach 1.18 tons ha-¹ year-¹.
Tipo: Tese2018-03-02T00:00:00ZEfluxo de CO2 em diferentes sistemas de cultivo
https://locus.ufv.br//handle/123456789/20352
Título: Efluxo de CO2 em diferentes sistemas de cultivo; Soil CO2 efflux in different cropping systems
Autor(es): Pereira, Vágna da Costa
Abstract: Nas últimas décadas, a substituição de extensas áreas de cobertura original do Cerrado por outros usos, vem ocorrendo num ritmo acelerado e certamente todo este processo de substituição da vegetação tem contribuído para o aumento da quantidade de CO 2 na atmosfera. Neste sentido, para entender melhor os fatores que influenciam a dinâmica de carbono do solo (COS) e as emissões de CO 2 do solo em sistemas agrícolas de diferentes níveis de complexidade, medimos a respiração do solo em diferentes tipos de uso da terra para avaliar o efluxo de CO 2 do solo (FCO 2 ) do solo em sistema de plantio direto no Cerrado Brasileiro. Os resultados das medições da respiração do solo mostraram que o FCO 2 médio diário foi caracterizado por valores abaixo de 32 g de CO 2 m -2 d -1 . Durante a estação de crescimento, foram observados fluxos cumulativos que variaram entre 75 e 91 g de CO 2 m -2 d -1 em sistemas de monocultura e consórcio e de 83,9 a 134,9 g de CO 2 m -2 d -1 , entre os sistemas de rotação. No cerrado nativo verificou-se um fluxo cumulativo de 97,7 g de CO 2 m -2 d -1 . Este período coincidiu com a estação chuvosa, onde verificou-se que os maiores fluxos de CO 2 ocorreram após os eventos de precipitação. Houve uma correlação positiva entre o espaço poroso saturado por água (EPSA) e FCO 2 . O período após a colheita caracterizou-se por fluxos menores e cumulativos com valores entre 12,6 e 26,7 g de CO 2 m -2 d -1 em sistemas de monocultura e consórcio, 15,6 e 21,1 g de CO 2 m -2 d -1 entre sistemas de rotação e 27,0 g de CO 2 m -2 d -1 no Cerrado. O fluxo acumulativo de CO 2 do solo diminui entre as estações de crescimento e após a colheita em aproximadamente 59% em monoculturas e consórcios, 80% nos sistemas de rotação e 56% no cerrado. Os sistemas de rotação acumularam menores quantidades de FCO 2 (4,2 t CO 2 ha -1 ) quando comparados aos sistemas de monocultura (4,5 t CO 2 ha -1 ), enquanto o cerrado acumulou 4,9 t CO 2 ha -1 . Contudo, os resultados obtidos desse estudo sugerem que o uso dos sistemas com rotação cultural se destacam como alternativas mais sustentáveis para mitigar as emissões de CO 2 na interface solo-atmosfera. Além disso, a adoção do sistema de plantio direto promove melhorias na qualidade do solo e sequestro de carbono ao longo dos anos, contribuindo com o aumento da produtividade dos sistemas agropecuários.; In the last decades, the substitution of extensive areas of native Cerrado for other uses mainly agricultural areas has been occurring at accelerated pace, and certainly this whole vegetation substitution process has contributed to the increase of greenhouse gases (GHGs) in the atmosphere, especially carbon dioxide (CO 2 ). Thus, to better understand the factors that influence soil carbon dynamics (SOC) and soil CO 2 efflux emissions (FCO 2 ) in alternative farming systems, we measured soil respiration to evaluate the soil FCO 2 under no- tillage system in the Brazilian Cerrado. The results of soil respiration measurements showed that daily mean FCO 2 was characterized by values below 32 g CO 2 m -2 d -1 . During the growing season, highest cumulative fluxes observed were between 75 and 91 g CO 2 m -2 in monoculture and intercropping systems and 83.9 to 134.9 g CO 2 m -2 , among the rotation systems. The native Cerrado showed cumulative measures of 97.7 g CO 2 m -2 . This period coincided with the rainy season, where it was verified that the higher CO 2 fluxes occurred after precipitation events. There was a positive correlation between water-filled pore space (WFPS) and FCO 2 . The period after harvest, it was characterized by smaller and cumulative fluxes with values between 12.6 and 26.7 g CO 2 m -2 in monoculture and intercropping systems, 15.6 and 21.1 g CO 2 m -2 between rotation systems and 27.0 g CO 2 m -2 in the Cerrado. Cumulative soil CO 2 efflux reduce between growing seasons and after harvest by approximately 59% in monocultures and intercropping, 80% in rotation systems and 56% in Cerrado. Rotation systems were able to accumulate the lowest FCO 2 (4.2 t CO 2 ha -1 ) compared to monoculture systems that accumulated around 4.5 t CO 2 ha -1 and the Cerrado that accumulated 4.9 t CO 2 ha -1 . This study showed that the uses of rotation systems stand out as sustainable alternatives to mitigate CO 2 emissions at the soil-atmosphere interface. In addition, the adoption of the no- tillage system can promote improvements in soil quality and carbon sequestration over the years, which may contribute to the long-term increase in productivity of agricultural systems.
Tipo: Tese2018-02-28T00:00:00Z