UFV - Dissertações

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    Efeitos interativos da concentração de CO 2 e da disponibilidade de luz sobre o crescimento, o desempenho fotossintético e a plasticidade fenotípica do cafeeiro
    (Universidade Federal de Viçosa, 2022-02-23) Souza, Antonio Henrique de; DaMatta, Fábio Murilo; Martins, Samuel Cordeiro Vitor
    Apesar de o café arábica (Coffea arabica L.) ser uma espécie que evoluiu em ambientes sombreados, é cultivado, mais comumente, a pleno sol, como ocorre no Brasil. A espécie é classificada como muito sensível às mudanças climáticas, e o uso do sombreamento em cafezais é considerado uma importante estratégia de manejo para mitigar os efeitos negativos dessas mudanças, de sorte que a adoção do sombreamento em lavouras a pleno sol é assunto atual de destaque na cafeicultura. A cultura apresenta grande plasticidade fenotípica à irradiância, observada quando há diferenças marcantes na disponibilidade de luz. A elevada concentração atmosférica de CO 2 (eC a ) aumenta o desempenho fotossintético do cafeeiro, porém, ainda não se sabe se, e como, a eC a pode afetar o desempenho fotossintético do cafeeiro sob sombreamento mais denso e se a eC a poderia reverter as limitações difusionais impostas às plantas de café nessa condição, quando sua plasticidade fenotípica à luz é induzida. Isso posto, pretendeu-se avaliar como a assimilação e o uso de carbono, bem como o acúmulo e partição de biomassa, são afetados pela disponibilidade de luz e concentração de CO 2 , e como isso poderia impactar a plasticidade fenotípica do cafeeiro à irradiância. Para tanto, foram cultivadas plantas em vasos, dentro de câmaras de topo aberto, em casa de vegetação. Durante 12 meses, as plantas foram submetidas a dois níveis de luz (0% e 90% de restrição lumínica) em combinação com concentração de CO 2 ambiente (aC a : 457 ± 9 µmol mol -1 ) ou elevada (eC a : 705 ± 18 µmol mol -1 ). Foram realizadas avaliações de trocas gasosas e fluorescência de clorofila a, curvas fotossintéticas de resposta à concentração interna de CO 2 (A/C i ), partição e eficiência de uso de nitrogênio, além de análises bioquímicas, anatômicas e biométricas. Os resultados demonstraram que eC a melhorou a performance fotossintética, via aumentos na taxa fotossintética líquida (A) e redução da taxa de fotorrespiração e da pressão oxidativa nos cloroplastos, sem sinais de retrorregulação da fotossíntese. Por um lado, o incremento em C a atenuou os efeitos das limitações difusionais exacerbadas pelo drástico sombreamento, além de aumentar a velocidade máxima de carboxilação da RuBisCO (V cmax ), em paralelo a aumentos na eficiência fotossintética do uso do N, mas sem efeito direto na condutância estomática (g s ) e condutância mesofílica dessas plantas. Em adição, houve maior uso fotoquímico da luz absorvida sob condições de sombra (maior coeficiente de extinção fotoquímico e maioreficiência fotoquímica atual do FSII), em paralelo com maiores concentrações de clorofila e maior investimento em N como um todo na maquinaria fotossintética. Por outro lado, as plantas a pleno sol sob eCa apresentaram maiores valores de g s em paralelo a aumentos na densidade e no índice estomático, além dos maiores valores de A, V cmax e velocidade máxima de carboxilação limitada pela taxa de transporte de elétrons, bem como maior acúmulo de biomassa. Mesmo quando essas plantas foram analisadas sob baixa irradiância, não mostraram grande redução de g s , o que poderia ajudar no maior ganho de biomassa dessas plantas ao longo do tempo. Tanto a maior disponibilidade de luz como de CO 2 impactou positivamente o ganho de biomassa (e A), com efeitos interativos entre esses dois fatores. Sob eC a , o maior crescimento foi primordialmente governado por aspectos morfológicos à sombra (e.g. área foliar total), e fisiológicos ao sol (e.g. A). O sombreamento ora imposto permitiu uma exacerbação da plasticidade fenotípica à luz, sendo o CO 2 um importante fator no processo de manifestação dessa plasticidade. Coletivamente, os resultados oferecem novas informações sobre os efeitos positivos de eC a sobre o desempenho fotossintético e crescimento do cafeeiro, seja a pleno sol ou sob condições de baixa disponibilidade lumínica. Palavras-chave: Coffea arabica. Estômato. Fotossíntese. Luz. Mudanças Climáticas. Plasticidade Fenotípica. Sombreamento.
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    Efeitos interativos da concentração de CO 2 e da disponibilidade de luz sobre o crescimento, o desempenho fotossintético e a plasticidade fenotípica do cafeeiro
    (Universidade Federal de Viçosa, 2022-02-23) Souza, Antonio Henrique de; Matta, Fábio Murilo Da; Martins, Samuel Cordeiro Vitor
    Apesar de o café arábica (Coffea arabica L.) ser uma espécie que evoluiu em ambientes sombreados, é cultivado, mais comumente, a pleno sol, como ocorre no Brasil. A espécie é classificada como muito sensível às mudanças climáticas, e o uso do sombreamento em cafezais é considerado uma importante estratégia de manejo para mitigar os efeitos negativos dessas mudanças, de sorte que a adoção do sombreamento em lavouras a pleno sol é assunto atual de destaque na cafeicultura. A cultura apresenta grande plasticidade fenotípica à irradiância, observada quando há diferenças marcantes na disponibilidade de luz. A elevada concentração atmosférica de CO 2 (eC a ) aumenta o desempenho fotossintético do cafeeiro, porém, ainda não se sabe se, e como, a eC a pode afetar o desempenho fotossintético do cafeeiro sob sombreamento mais denso e se a eC a poderia reverter as limitações difusionais impostas às plantas de café nessa condição, quando sua plasticidade fenotípica à luz é induzida. Isso posto, pretendeu-se avaliar como a assimilação e o uso de carbono, bem como o acúmulo e partição de biomassa, são afetados pela disponibilidade de luz e concentração de CO 2 , e como isso poderia impactar a plasticidade fenotípica do cafeeiro à irradiância. Para tanto, foram cultivadas plantas em vasos, dentro de câmaras de topo aberto, em casa de vegetação. Durante 12 meses, as plantas foram submetidas a dois níveis de luz (0% e 90% de restrição lumínica) em combinação com concentração de CO 2 ambiente (aC a : 457 ± 9 µmol mol -1 ) ou elevada (eC a : 705 ± 18 µmol mol -1 ). Foram realizadas avaliações de trocas gasosas e fluorescência de clorofila a, curvas fotossintéticas de resposta à concentração interna de CO 2 (A/C i ), partição e eficiência de uso de nitrogênio, além de análises bioquímicas, anatômicas e biométricas. Os resultados demonstraram que eC a melhorou a performance fotossintética, via aumentos na taxa fotossintética líquida (A) e redução da taxa de fotorrespiração e da pressão oxidativa nos cloroplastos, sem sinais de retrorregulação da fotossíntese. Por um lado, o incremento em C a atenuou os efeitos das limitações difusionais exacerbadas pelo drástico sombreamento, além de aumentar a velocidade máxima de carboxilação da RuBisCO (V cmax ), em paralelo a aumentos na eficiência fotossintética do uso do N, mas sem efeito direto na condutância estomática (g s ) e condutância mesofílica dessas plantas. Em adição, houve maior uso fotoquímico da luz absorvida sob condições de sombra (maior coeficiente de extinção fotoquímico e maioreficiência fotoquímica atual do FSII), em paralelo com maiores concentrações de clorofila e maior investimento em N como um todo na maquinaria fotossintética. Por outro lado, as plantas a pleno sol sob eCa apresentaram maiores valores de g s em paralelo a aumentos na densidade e no índice estomático, além dos maiores valores de A, V cmax e velocidade máxima de carboxilação limitada pela taxa de transporte de elétrons, bem como maior acúmulo de biomassa. Mesmo quando essas plantas foram analisadas sob baixa irradiância, não mostraram grande redução de g s , o que poderia ajudar no maior ganho de biomassa dessas plantas ao longo do tempo. Tanto a maior disponibilidade de luz como de CO 2 impactou positivamente o ganho de biomassa (e A), com efeitos interativos entre esses dois fatores. Sob eC a , o maior crescimento foi primordialmente governado por aspectos morfológicos à sombra (e.g. área foliar total), e fisiológicos ao sol (e.g. A). O sombreamento ora imposto permitiu uma exacerbação da plasticidade fenotípica à luz, sendo o CO 2 um importante fator no processo de manifestação dessa plasticidade. Coletivamente, os resultados oferecem novas informações sobre os efeitos positivos de eC a sobre o desempenho fotossintético e crescimento do cafeeiro, seja a pleno sol ou sob condições de baixa disponibilidade lumínica. Palavras-chave: Coffea arabica. Estômato. Fotossíntese. Luz. Mudanças Climáticas. Plasticidade Fenotípica. Sombreamento.
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    Como a elevada [CO 2 ] pode impactar o desempenho hidráulico e as relações hídricas de cafeeiros cultivados sob diferentes intensidades de luz?
    (Universidade Federal de Viçosa, 2022-03-11) Oliveira, Ueliton Soares; Damatta, Fábio Murilo; Cardoso, Amanda Ávila; Martins, Samuel Cordeiro Vitor
    O café é uma espécie originalmente de sombra que foi melhorada para o cultivo a pleno sol, com produções de grãos normalmente maiores nessa condição que à sombra. Entretanto, é uma planta sensível às variações ambientais e mais recentemente tem sido classificada como potencialmente vulnerável às mudanças climáticas globais em curso. Atualmente, há um debate crescente sobre a utilização de sombreamento de cafeeiros como uma estratégia de grande potencial para minimizar os efeitos negativos das mudanças climáticas. Informações recentes também sugerem que a elevação da concentração atmosférica de CO 2 (eC a ) pode mitigar os efeitos de vários estresses abióticos, , como a seca e o calor. Hipotetizou-se aqui que a combinação de diferentes disponibilidades de luz e de CO 2 impactaria a performance fotossintética (e o ganho de biomassa) do cafeeiro via ajustes na sua arquitetura hidráulica, e que tais ajustes seriam mais contundentes em plantas sob alta irradiância, em função da maior demanda hídrica das plantas a pleno sol. Para testar essa hipótese, plantas de café foram cultivadas em vasos de 12 L dentro de câmaras de topo aberto num ambiente controlado de casa de vegetação. As plantas foram submetidas a duas concentrações de CO 2 : ambiente (ca. 457 ppm) ou elevada (ca. 704 ppm) e dois níveis de luz: alta luminosidade (ca. 9 mol de fótons m - dia -1 ) e baixa luminosidade, i.e. restrição de 89% da luz (ca. 1 mol de fótons m -2 dia -1 ). Indivíduos de ca. 12 meses foram utilizados para a avaliação de trocas gasosas, parâmetros hidráulicos e anatômicos, status hídrico, alguns metabólitos e morfologia do sistema radicular. A fertilização com CO 2 e a maior disponibilidade de luz aumentaram o ganho de biomassa e a taxa de assimilação líquida de CO 2 (A), e esses incrementos foram afetados pela interação entre os fatores CO 2 e luz, com efeitos (aumentos) mais marcantes nas plantas ao sol. Observou-se maior condutância estomática nas plantas ao sol que nos indivíduos à sombra. Em adição, verificou-se maior condutância estomática nas plantas ao sol sob eC a , o que foi associado a ajustes hidráulicos e morfológicos em nível de folha e de planta inteira, coordenados com o maior desenvolvimento do sistema radicular associado a uma maior capacidade de transporte de água para a parte aérea; em conjunto, tais ajustes devem ter contribuído para um melhorbalanço hídrico, explicando pelo menos em parte os incrementos observados em A e no acúmulo de biomassa, especialmente nas plantas ao sol sob eC a . Além disso, essas plantas exibiram menor temperatura, tanto em nível foliar quanto de planta inteira em relação às suas contrapartes sob concentração ambiente de CO 2 . As plantas ao sol sob eC a também exibiram valores mais negativos de potencial osmótico no ponto de perda de turgescência, o que permitiria ao xilema operar sob menor risco de colapso do sistema hidráulico. Como um todo, os resultados têm inegável importância para aumentar a sustentabilidade e a resiliência do setor cafeeiro num cenário de mudanças climáticas, especialmente com a maior frequência esperada de eventos de secas e ondas de calor. Nesse contexto, eC a poderia reduzir a importância do sombreamento como uma estratégia de manejo visando à redução dos impactos das mudanças climáticas sobre a produção do cafeeiro. Palavras-chave: Coffea arabica. Concentração de CO 2 . Hidráulica. Luz. Mudanças climáticas. Sombreamento. Temperatura. Trocas gasosas.
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    Análise sensorial de genótipos de café Arábica resistentes à ferrugem processados por via úmida
    (Universidade Federal de Viçosa, 2022-08-19) Pereira, Vanessa Vitoriano; Nardino, Maicon; Oliveira, Antonio Carlos Baião de
    Dada a modificação de hábitos dos consumidores de café em relação à qualidade exigida e a necessidade de tornar o cultivo mais sustentável, uma alternativa eficaz é o investimento em genótipos que possuam potencial para produção de cafés especiais para agregação de valor ao produto e, que apresentem resistência à fatores bióticos e abióticos. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar o perfil sensorial de genótipos de Coffea arabica portadoras de resistência ao fungo Hemileia vastatrix, agente causal da ferrugem do cafeeiro e submetidos ao processamento pós-colheita por via úmida. A implementação dos experimentos ocorreu nos municípios de Araponga, Paula Cândido e Senhora de Oliveira, pertencentes à Zona da Mata Mineira. O delineamento experimental foi em blocos casualizados com duas repetições, 10 genótipos resistentes à ferrugem e uma testemunha suscetível. As amostras, oriundas das colheitas dos anos de 2016 e 2017, constituídas de frutos no estádio “cereja” foram processadas por via úmida e analisadas por três degustadores profissionais de acordo com a metodologia para avaliação sensorial disponibilizada pela Specialty Coffee Association. Todos os genótipos apresentaram escores totais que correspondem à classificação de cafés especiais, em ambos os anos avaliados, exceto a cultivar referência Catuaí Vermelho IAC 144, que apresentou pontuação total inferior a 80 pontos apenas no segundo ano em Senhora de Oliveira. Cada genótipo apresentou uma expressão diferenciada em relação aos atributos sensoriais de acordo com a localidade e ano de cultivo. Sendo assim, para realizar a recomendação de cultivares, de modo mais assertivo, há de se considerar o trinômio genótipo x local x ano. Palavras-chave: Coffea arabica L.. Hemileia vastatrix Berk. & Br.. Qualidade da bebida. Specialty Coffee Association. Processamento pós-colheita.
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    O potencial do resíduo do café como fonte de geração de energia
    (Universidade Federal de Viçosa, 2022-08-26) Freitas, Caroline Piccoli Miranda de; Renato, Natalia dos Santos; Varejão, Eduardo Vinícius Vieira; Moreira, Renata Pereira Lopes
    O Brasil é o maior produtor e exportador de café do mundo e o estado de Minas Gerais, o maior produtor do país. Contudo, o processamento do café gera uma grande quantidade de resíduos, uma vez que mais de 50% do fruto do café é descartado, além da geração de borra de café após seu processamento e uso. Assim, a valorização dessa matéria orgânica por meio de processos avançados se torna necessária. Deste modo, o objetivo deste estudo foi determinar o potencial energético da casca e da borra de café, através da pirólise catalítica de cloreto de zinco e cloreto de magnésio e não-catalítica da casca de café e da pirólise e liquefação hidrotermal da borra de café. Para isso, a borra e a casca de café foram caracterizadas através de análise termogravimétrica, análise imediata, análise elementar e análise de poder calorífico superior. Para a pirólise catalítica do café, foi realizada a adsorção de 30 g de casca de café com 10% de cloreto de magnésio e cloreto de zinco. A pirólise da casca de café foi realizada a temperaturas de 350 e 500°C para cada ensaio. O maior poder calorífico superior obtido pela fração orgânica do bio-óleo foi obtido para a pirólise da casca de café sem aporte de catalisadores a 500ºC (34,8 ±0,00 MJ kg-1). Em relação ao balanço de energia, o processo de pirólise catalítica a 350ºC (Relação do consumo de energia (RCE) = 0,84) gerou mais energia que consumiu em comparação com o processo de pirólise sem aporte de catalisador na mesma temperatura (RCE = 0,94). Logo, a pirólise de casca de café com MgCl 2 a 350ºC se apresentou como o processo mais eficiente para a geração de energia. Em uma segunda etapa, foi realizada a pirólise da borra de café com um teor de umidade inicial de 5,94 ± 0,11 b.u. nas temperaturas de 350 e 500°C. Já a liquefação hidrotermal da borra de café foi realizada a um teor de umidade inicial de 66,97 ± 0,48% b.u. e temperatura de 350°C. O rendimento do produto sólido foi maior para a pirólise a 350 ºC (38,33%) enquanto o do bio-óleo foi maior para a pirólise a 500 ºC (45,29%). Na liquefação hidrotermal observou-se um maior poder calorifico superior da fração orgânica do bio-óleo (37,30 MJ kg-1) e uma menor relação de consumo de energia (RCE=0,39) em relação aos outros ensaios, significando que esse processo gerou mais energia que consumiu quando comparado com o processo de pirólise. Logo, a liquefação hidrotermal se apresentou como o processo mais eficiente para a geração de energia. Dessa forma, tanto a casca de café quanto a borra de café são biomassas promissoras para a geração de energia através dos processos termoquímicos estudados. Palavras-chave: Liquefação hidrotermal. Pirólise. Casca de café. Borra de café. Catalisador. Coffea arábica.