Faeces deposition on Amazonian Anthrosols as assessed from 5 beta-stanols

In the Amazon Basin, within a landscape of infertile soils, fertile Anthrosols of pre-Columbian origin occur (Amazonian Dark Earths or terra preta de Indio). These soils are characterized by high amounts of charred organic matter (black carbon, biochar) and high nutrient stocks. Frequently, they were considered as sign for intensive landscape domestication by way of sedentary agriculture and as sign for large settlements in pre-Columbian Amazonia. Beyond the archaeological interest in Amazonian Dark Earths, they increasingly receive attention because it is assumed that they could serve as a model for sustainable agriculture in the humid tropics (terra preta nova). Both questions lack information about the pre-Columbian practices which were responsible for the genesis of Amazonian Dark Earths. It has often been hypothesized that deposition of faeces could have contributed to the high nutrient stocks in these soils, but no study has focussed on this question yet. We analyzed the biomarkers for faeces 5 beta-stanols as well as their precursors and their 5 alpha-isomers in Amazonian Dark Earths and reference soils to investigate the input of faeces into Amazonian Dark Earths. Using Amazonian Dark Earths as example, we discuss the application of threshold values for specific stanols to evaluate faeces deposition in archaeological soils and demonstrate an alternative approach which is based on a comparison of the concentration patterns of 5 beta-stanols with the concentration patterns of their precursors and their 5 alpha-isomers as well as with local backgrounds. The concentration patterns of sterols show that faeces were deposited on Amazonian Dark Earths. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Amazonian Anthrosols Support Similar Microbial Communities that Differ Distinctly from Those Extant in Adjacent, Unmodified Soils of the Same Mineralogy

We compared the microbial community composition in soils from the Brazilian Amazon with two contrasting histories; anthrosols and their adjacent non-anthrosol soils of the same mineralogy. The anthrosols, also known as the Amazonian Dark Earths or terra preta, were managed by the indigenous pre-Colombian Indians between 500 and 8,700 years before present and are characterized by unusually high cation exchange capacity, phosphorus (P), and calcium (Ca) contents, and soil carbon pools that contain a high proportion of incompletely combusted biomass as biochar or black carbon (BC). We sampled paired anthrosol and unmodified soils from four locations in the Manaus, Brazil, region that differed in their current land use and soil type. Community DNA was extracted from sampled soils and characterized by use of denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) and terminal restriction fragment length polymorphism. DNA bands of interest from Bacteria and Archaea DGGE gels were cloned and sequenced. In cluster analyses of the DNA fingerprints, microbial communities from the anthrosols grouped together regardless of current land use or soil type and were distinct from those in their respective, paired adjacent soils. For the Archaea, the anthrosol communities diverged from the adjacent soils by over 90%. A greater overall richness was observed for Bacteria sequences as compared with those of the Archaea. Most of the sequences obtained were novel and matched those in databases at less than 98% similarity. Several sequences obtained only from the anthrosols grouped at 93% similarity with the Verrucomicrobia, a genus commonly found in rice paddies in the tropics. Sequences closely related to Proteobacteria and Cyanobacteria sp. were recovered only from adjacent soil samples. Sequences related to Pseudomonas, Acidobacteria, and Flexibacter sp. were recovered from both anthrosols and adjacent soils. The strong similarities among the microbial communities present in the anthrosols for both the Bacteria and Archaea suggests that the microbial community composition in these soils is controlled more strongly by their historical soil management than by soil type or current land use. The anthrosols had consistently higher concentrations of incompletely combusted organic black carbon material (BC), higher soil pH, and higher concentrations of P and Ca compared to their respective adjacent soils. Such characteristics may help to explain the longevity and distinctiveness of the anthrosols in the Amazonian landscape and guide us in recreating soils with sustained high fertility in otherwise nutrient-poor soils in modern times.

Biogenic calcium phosphate transformation in soils over millennial time scales

Changes in bioavailability of phosphorus (P) during pedogenesis and ecosystem development have been shown for geogenic calcium phosphate (Ca-P). However, very little is known about long-term changes of biogenic Ca-P in soil. Long-term transformation characteristics of biogenic Ca-P were examined using anthropogenic soils along a chronosequence from centennial to millennial time scales. Phosphorus fractionation of Anthrosols resulted in overall consistency with the Walker and Syers model of geogenic Ca-P transformation during pedogenesis. The biogenic Ca-P (e.g., animal and fish bones) disappeared to 3% of total P within the first ca. 2,000 years of soil development. This change concurred with increases in P adsorbed on metal-oxides surfaces, organic P, and occluded P at different pedogenic time. Phosphorus K-edge X-ray absorption near-edge structure (XANES) spectroscopy revealed that the crystalline and therefore thermodynamically most stable biogenic Ca-P was transformed into more soluble forms of Ca-P over time. While crystalline hydroxyapatite (34% of total P) dominated Ca-P species after about 600-1,000 years, beta-tricalcium phosphate increased to 16% of total P after 900-1,100 years, after which both Ca-P species disappeared. Iron-associated P was observable concurrently with Ca-P disappearance. Soluble P and organic P determined by XANES maintained relatively constant (58-65%) across the time scale studied. Disappearance of crystalline biogenic Ca-P on a time scale of a few thousand years appears to be ten times faster than that of geogenic Ca-P.

Abundant and Stable Char Residues in Soils: Implications for Soil Fertility and Carbon Sequestration

Large-scale soil application of biochar may enhance soil fertility, increasing crop production for the growing human population, while also sequestering atmospheric carbon. But reaching these beneficial outcomes requires an understanding of the relationships among biochar's structure, stability, and contribution to soil fertility. Using quantitative C-13 nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, we show that Terra Preta soils (fertile anthropogenic dark earths in Amazonia that were enriched with char >800 years ago) consist predominantly of char residues composed of similar to 6 fused aromatic rings substituted by COO- groups that significantly increase the soils' cation-exchange capacity and thus the retention of plant nutrients. We also show that highly productive, grassland-derived soils in the U.S, (Mollisols) contain char (generated by presettlement fires) that is structurally comparable to char in the Terra Preta soils and much more abundant than previously thought (similar to 40-50% of organic C). Our findings indicate that these oxidized char residues represent a particularly stable, abundant, and fertility-enhancing form of soil organic matter.

Functional diversity of bacterial genes associated with aromatic hydrocarbon degradation in anthropogenic dark earth of Amazonia

The objective of this work was to evaluate the catabolic gene diversity for the bacterial degradation of aromatic hydrocarbons in anthropogenic dark earth of Amazonia (ADE) and their biochar (BC). Functional diversity analyses in ADE soils can provide information on how adaptive microorganisms may influence the fertility of soils and what is their involvement in biogeochemical cycles. For this, clone libraries containing the gene encoding for the alpha subunit of aromatic ring-hydroxylating dioxygenases (alpha-A RH D bacterial gene) were constructed, totaling 800 clones. These libraries were prepared from samples of an ADE soil under two different land uses, located at the Caldeirao Experimental Station secondary forest (SF) and agriculture (AG)-, and the biochar (SF_BC and AG_BC, respectively). Heterogeneity estimates indicated greater diversity in BC libraries; and Venn diagrams showed more unique operational protein clusters (OPC) in the SF_BC library than the ADE soil, which indicates that specific metabolic processes may occur in biochar. Phylogenetic analysis showed unidentified dioxygenases in ADE soils. Libraries containing functional gene encoding for the alpha subunit of the aromatic ring-hydroxylating dioxygenases (ARHD) gene from biochar show higher diversity indices than those of ADE under secondary forest and agriculture.

A importância das áreas ripárias para a sustentabilidade hidrológica do uso da terra em microbacias hidrográficas

Zonas ripárias são áreas de saturação hídrica, permanente ou temporária, cuja principal função é a proteção dos recursos hídricos de uma microbacia. Essa pesquisa comparou a adequação do uso do solo de dois cenários de planejamento agrícola de uma microbacia: o cenário convencional, representando o método usualmente empregado, que apenas considera as classes de capacidade de uso da terra, e o cenário hidrológico, que inclui a delimitação e avaliação das zonas ripárias. Um estudo de caso foi realizado na Microbacia do Ribeirão São João (3.656 ha), no município de Mineiros do Tietê (São Paulo, Brasil). Mapas de Classe de Capacidade de Uso da Terra e de Adequação do Uso do Solo foram elaborados, utilizando o Sistema de Informação Geográfica (SIG), para a construção dos cenários convencional e do proposto. Excluindo a Área de Preservação Permanente (APP), o cenário convencional indicou que 59,0% da área destinada à agricultura está adequadamente utilizada, 28,2% está subutilizada e 2,6% está sobreutilizada. O cenário proposto ou hidrológico, com inclusão da identificação da zona ripária (24,9% da microbacia) mostrou que muitas áreas que, no cenário convencional, possuem pouca restrição para o cultivo intensivo, como as classes II e III, são zonas ripárias, de sensibilidade hidrológica. Existem dentro dos limites da zona ripária 38,9% de classe de capacidade de uso III e 49,5% de classe IV. O planejador, desconsiderando a zona ripária, pode colocar em risco áreas vitais que, se degradadas, representam danos para a saúde e resiliência da microbacia.

Estabilidade temporal e variabilidade espacial da distribuição da armazenagem de água no solo numa sucessão feijão/aveia-preta

A armazenagem de água no solo é muito variável no tempo e no espaço devido à influência de vários fatores ambientais e topográficos. Objetivou-se neste estudo: quantificar a armazenagem de água no solo; avaliar sua estabilidade temporal e sua variabilidade espacial em um local próximo e outro distante do sistema radicular numa sucessão feijão/aveia-preta; e constatar sua variabilidade espacial em função do relevo. Em área experimental de 1.500 m², situada em Piracicaba-SP (latitude de 22° 42' 30" S, longitude de 47° 38' 00" W e 546 m de altitude), estabeleceram-se 60 pontos de amostragem, distanciados entre si de 5 m, numa grade de 10 por 6 pontos (50 x 30 m). Os valores da armazenagem de água no solo apresentaram comportamento-padrão para o solo estudado, com valores maiores em profundidade do que na camada mais superficial. Houve maior estabilidade temporal da armazenagem de água no solo durante o período chuvoso, porém na fase de secagem do solo a estabilidade temporal também foi constatada, mas com valores de coeficiente de correlação mais elevados na camada de 0,0-0,80 m, mostrando que essa estabilidade foi claramente devida à posição topográfica desses pontos, os quais estão localizados na porção mais baixa do relevo. Assim, o ponto 52 foi escolhido como representativo da média na fase de recarga de água no solo em ambas as camadas estudadas, e o ponto 46, na camada superior durante a fase de secagem do solo. A dependência espacial da variabilidade da armazenagem de água no solo foi detectada em ambas as camadas de solo, porém com maior alcance na camada de 0,0-0,40 m, quando houve ocorrência de precipitação. Quando as chuvas cessaram, o alcance foi maior na camada de 0,0-0,80 m. Durante o período chuvoso, o padrão de variabilidade espacial foi muito semelhante em ambas as camadas de solo, com armazenagens maiores na faixa de maior inclinação e depressões do terreno.

Efeito do manejo cultural e químico na incidência e severidade da mancha-preta dos citros

A citricultura apresenta vários problemas fitossanitários, dentre os quais a mancha-preta dos citros (Guignardia citricarpa). O controle desta doença baseia-se no emprego de práticas culturais e no uso de fungicidas. Avaliou-se o efeito do manejo do mato em conjunto com o químico no controle da doença. Os experimentos foram instalados em pomares de laranjeiras-doces, nos municípios de Matão, Rio Claro e Mogi Guaçu, no Estado de São Paulo. No manejo do mato, comparou-se o uso isolado de roçadeira ecológica com o conjugado rastelo mecânico e trincha, aos 35 dias, após 2/3 de pétalas caídas. No controle químico, foram realizadas duas pulverizações com fungicida protetor e de 2 a 5 pulverizações da mistura de produto sistêmico com protetor, aos 45 dias, após 2/3 de pétalas caídas, em intervalos de aplicação de 35 dias. Em todas as aplicações, foi adicionado óleo mineral emulsionável (0,25%). Avaliou-se a área abaixo da curva de progresso da incidência e severidade da doença, com os dados de cinco avaliações realizadas quinzenalmente, a partir da maturidade fisiológica dos frutos. Em todas as áreas, o uso do controle químico, associado com o manejo do mato, reduziu a intensidade da doença.

Sociedade Tarja Preta: uma crítica à medicalização de crianças e adolescentes

Como breve análise do livro "Medicalização de crianças e adolescentes: conflitos silenciados pela redução de questões sociais a doenças de indivíduos", esta resenha contextualiza a importância da publicação na crítica contemporânea à invenção de (psico)patologias e tratamentos a elas destinados. O livro logra, de forma extremamente rigorosa, desconstruir as "bases científicas" que sustentam o transtorno de déficit de atenção e hiperatividade (TDAH), mostrando como a indústria farmacêutica vem ocultando sistematicamente os profundos efeitos colaterais do princípio ativo destinado a tratá-lo (o metilfenidato, presente na Ritalina® e Concerta®). Com textos de profissionais vinculados à saúde e educação, nas mais diferentes áreas do conhecimento, o livro representa uma notável coalizão de esforços em benefício da promoção dos direitos de crianças e adolescentes.

Introdução - Disciplina: História da Vida na Terra e Distribuição Atual da Vida no Planeta

Introdução - Disciplina: História da Vida na Terra e Distribuição Atual da Vida no Planeta