Nitrification processes in groundwaters evidenced by modification on the U contents and U-234/U-238 activity ratios

Groundwaters from the Botucatu-Piramboia aquifer system located at the Parana sedimentary basin in Brazil and sampled at Ribeirao Preto city, São Paulo State, were chemically and isotopically analysed, with the aim of evaluating how uranium isotopes U-234 and U-238 can be utilized to monitor the progress of nitrate, the main indicator of agrichemical pollution into an aquifer. Based on the isotope dilution analysis, the U-234/U-238 activity ratio and U content data in the groundwaters were utilized to deduce their proportions in a mixture, suggesting that the water not affected significantly by nitrification still dominates the exploitation system involving the studied wells.

Brachiaria species affecting soil nitrification

O processo de nitrificação pode conduzir a perdas substanciais do nitrogênio aplicado por meio da lixiviação de nitrato e emissão de N2O. A regulação da nitrificação pode ser uma estratégia para melhorar a recuperação do N e aumentar sua eficiência agronômica. O objetivo deste trabalho foi avaliar a habilidade de espécies do gênero Brachiaria de inibir o processo de nitrificação no solo. O experimento foi realizado em casa de vegetação, em vasos contendo 10 dm³ de um Latossolo Vermelho. Os tratamentos foram constituídos do cultivo de três espécies forrageiras (Brachiaria brizantha, B. ruziziensis e B. decumbens) e quatro doses de N (0, 100, 200 e 300 mg/vaso), além da testemunha (sem a presença das forrageiras). Na ausência do cultivo de forrageiras, todos os níveis de adubação nitrogenada proporcionaram maior teor de N-NO3- no solo, reflexo da nitrificação. A mineralização da matéria orgânica supriu boa parte da necessidade de absorção de N pelas forrageiras estudadas, e a B. brizantha alterou a nitrificação em sua rizosfera, no entanto esse efeito não foi de magnitude suficiente para alterar o teor de N-NH4+ presente no volume total de solo do vaso.

Mitigation of N2O emissions from grassland by nitrification inhibitor and actilith F2 applied with fertilizer and cattle slurry

Nitrous oxide (N2O) is involved in both ozone destruction and global warming. In agricultural soils it is produced by nitrification and denitrification mainly after fertilization. Nitrification inhibitors have been proposed as one of the management tools for the reduction of the potential hazards of fertilizer-derived N2O. Addition of nitrification inhibitors to fertilizers maintains soil N in ammonium form, thereby gaseous N losses by nitrification and denitrification are less likely to occur and there is increased N utilization by the sward. We present a study aimed to evaluate the effectiveness of the nitrification inhibitor dicyandiamide (DCD) and of the slurry additive Actilith F2 on N2O emissions following application of calcium ammonium nitrate or cattle slurry to a mixed clover/ryegrass sward in the Basque Country. The results indicate that large differences in N2O emission occur depending on fertilizer type and the presence or absence of a nitrification inhibitor. There is considerable scope for immediate reduction of emissions by applying DCD with calcium ammonium nitrate or cattle slurry. DCD, applied at 25 kg ha-1, reduced the amount of N lost as N2O by 60% and 42% when applied with cattle slurry and calcium ammonium nitrate, respectively. Actilith F2 did not reduce N2O emissions and it produced a long lasting mineralization of previously immobilized added N.

Ammonia volatilization losses from surface-applied urea with urease and nitrification inhibitors

Urease inhibitor (UI) and nitrification inhibitor (NI) have the potential to improve N-use efficiency of applied urea and minimize N losses via gaseous emissions of ammonia (NH 3) to the atmosphere and nitrate (NO3-) leaching into surface and ground water bodies. There is a growing interest in the formulations of coating chemical fertilizers with both UI and NI. However, limited information is available on the combined use of UI and NI applied with urea fertilizer. Therefore the aim of this study was to investigate the effects of treating urea with both UI and NI to minimize NH 3 volatilization. Two experiments were set up in volatilization chambers under controlled conditions to examine this process. In the first experiment, UR was treated with the urease inhibitor NBPT [N-(n-butyl) thiophosphoric acid triamide] at a rate of 1060 mg kg -1 urea and/or with the nitrification inhibitor DCD (dicyandiamide) at rates equivalent to 5 or 10% of the urea N. A randomized experimental design with five treatments and five replicates was used: 1) UR, 2) UR + NBPT, 3) UR + DCD 10%, 4) UR + NBPT + DCD 5%, and 5) UR + NBPT + DCD 10%. The fertilizer treatments were applied to the surface of an acidic Red Latosol soil moistened to 60% of the maximum water retention and placed inside volatilization chambers. Controls chambers were added to allow for NH 3 volatilized from unfertilized soil or contained in the air that swept over the soil surface. The second experiment had an additional treatment with surface-applied DCD. The chambers were glass vessels (1.5 L) fit with air inlet and outlet tubings to allow air to pass over the soil. Ammonia volatilized was swept and carried to a flask containing a boric acid solution to trap the gas and then measured daily by titration with a standardized H 2SO 4 solution. Continuous measurements were recorded for 19 and 23 days for the first and second experiment, respectively. The soil samples were then analyzed for UR-, NH4+-, and NO3--N. Losses of NH 3 by volatilization with unamended UR ranged from 28 to 37% of the applied N, with peak of losses observed the third day after fertilization. NBPT delayed the peak of NH 3 losses due to urease inhibition and reduced NH 3 volatilization between 54 and 78% when compared with untreated UR. Up to 10 days after the fertilizer application, NH 3 losses had not been affected by DCD in the UR or the UR + NBPT treatments; thereafter, NH 3 volatilization tended to decrease, but not when DCD was present. As a consequence, the addition of DCD caused a 5-16% increase in NH 3 volatilization losses of the fertilizer N applied as UR from both the UR and the UR + NBPT treatments. Because the effectiveness of NBPT to inhibit soil urease activity was strong only in the first week, it could be concluded that DCD did not affect the action of NBPT but rather, enhanced volatilization losses by maintaining higher soil NH4+ concentration and pH for a longer time. Depending on the combination of factors influencing NH 3 volatilization, DCD could even offset the beneficial effect of NBPT in reducing NH 3 volatilization losses. © 2012 Elsevier Ltd.

Impact of successive sugarcane harvests and trash management practices on soil microbiological properties

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Microbial populations and the activity of the soil under agricultural and agricultural-pastoral systems

The effects of agricultural-pastoral and tillage practices on soil microbial populations and activities have not been systematically investigated. The effect of no-tillage (NT), no-tillage agricultural-pastoral integrated systems (NT-I) and conventional tillage (CT) at soil depths of 0-10, 10-20 and 20-30 cm on the microbial populations (bacteria and fungi), biomass-C, potential nitrification, urease and protease activities, total organic matter and total N contents were investigated. The crops used were soybean (in NT, NT-I and CT systems), corn (in NT and NT-I systems) and Tanner grass (Brachiaria sp.) (in NT-I system); a forest system was used as a control. Urease and protease activities, biomass-C and the content of organic matter and total N were higher (p < 0.05) in the forest soil than the other soils. Potential nitrification was significantly higher in the NT-I system in comparison with the other systems. Bacteria numbers were similar in all systems. Fungi counts were similar in the CT and forest, but both were higher than in NT. All of these variables were dependent on the organic matter content and decreased (p < 0.05) from the upper soil layer to the deeper soil layers. These results indicate that the no-tillage agricultural-pasture-integrated systems may be useful for soil conservation.

Acidez do solo e calagem em pomares de frutíferas tropicais

A produtividade agrícola nos trópicos é afetada, principalmente, pelos fatores ligados à acidez do solo (pH, saturação por bases, acidez potencial, disponibilidade de nutrientes). A calagem é uma prática bem conhecida para corrigir a acidez do solo em culturas anuais, ainda que não seja praticada com a regularidade necessária. Entretanto, em culturas perenes, a incorporação de corretivos é mais complexa, devido às características desse grupo de plantas e à carência de informações científicas sobre o assunto. em condições de acidez, a calagem promove a neutralização do Al3+, a elevação do pH e o fornecimento de Ca e Mg, possibilitando a proliferação de raízes, com reflexos positivos no crescimento da parte aérea das plantas. Contudo, devido à baixa solubilidade e à lenta movimentação do calcário ao longo do perfil do solo, há obrigatoriedade de se fazer distribuição uniforme e incorporação profunda, antecedendo a implantação do pomar, a fim de garantir o eficiente aproveitamento de água e de nutrientes contidos nessas camadas. A calagem deve ser considerada um investimento, pois seus benefícios perduram além de um ano ou de uma safra agrícola. Isso se deve ao efeito residual dos corretivos de acidez do solo, sendo o tempo de duração desse efeito dependente de vários fatores, entre os quais: condições edafoclimáticas, cultura, manejo da área e tipo de corretivo empregado. em geral, partículas maiores de calcário têm efeito residual mais prolongado, sendo empregadas na implantação dos pomares. No entanto, a relação entre o tamanho da partícula e o efeito residual tem sido pouco pesquisada, devido à necessidade de estudos de longa duração. em função das elevadas doses de adubos nitrogenados utilizadas nos pomares de altos rendimentos, a acidez do solo aumenta, como resultado do processo de nitrificação. em pomares já implantados, o procedimento atualmente utilizado pelos produtores é a incorporação superficial do calcário na área. As recomendações talvez fossem outras, caso houvesse maior subsídio da pesquisa, tendo em vista os diversos problemas fitossanitários que podem ocorrer, direta ou indiretamente da prática da incorporação do corretivo, tais como redução do sistema radicular, ferimento das raízes e consequente risco de infecções, com disseminação de pragas e doenças no pomar. O objetivo desta revisão é apresentar os principais resultados de pesquisas sobre o assunto, mostrando os efeitos da calagem sobre a fertilidade do solo, a nutrição e a produtividade de frutíferas de grande importância econômica para o Brasil, bem como discutir a duração do efeito residual dos corretivos e a dose mais ecônomica a ser aplicada nos pomares de frutas em implantação e em produção.

Fontes alternativas e doses de nitrogênio no milho safrinha em sucessão à soja

A produtividade do milho safrinha pode ser aumentada com a adubação nitrogenada em cobertura mesmo quando cultivado em sucessão à soja. No entanto, existem inconsistências dos resultados especialmente quanto às fontes e doses a serem empregadas nessa modalidade de cultivo. Com o objetivo de avaliar o efeito de fontes e doses de nitrogênio em cobertura no milho safrinha, cultivado após soja no sistema plantio direto, conduziu-se o experimento em um Latossolo Vermelho distrófico, em Chapadão do Céu (GO). O delineamento experimental foi o de blocos ao acaso, em esquema fatorial 4 x 4, com quatro repetições. Os tratamentos foram constituídos pela combinação de quatro fontes (uréia, sulfato de amônio, uréia extrusada com produtos amiláceos (Amiréia® 180S) e sulfonitrato de amônio com inibidor de nitrificação (Entec® 26)) e quatro doses de nitrogênio (0; 30; 60 e 120 kg ha-1). A interação fonte x dose não foi significativa para nenhuma das variáveis avaliadas. A aplicação de nitrogênio na forma de entec proporcionou maiores teores de nitrogênio na folha do milho safrinha que o sulfato de amônio e a amiréia. A produtividade de grãos do milho safrinha foi maior quando o nitrogênio em cobertura foi fornecido na forma de sulfato de amônio, em comparação com a amiréia. A aplicação de nitrogênio em cobertura aumentou os teores de nitrogênio e enxofre na folha, altura da planta, diâmetro do colmo, número de espigas por planta e grãos por espiga, massa de 1.000 grãos e produtividade de grãos do milho safrinha, em sucessão à soja, independentemente da fonte utilizada.

Efeito da calagem e sulfato de amônio no algodão: II - Concentração de cátions e ânions na solução do solo e absorção de nutrientes pelas plantas

No sistema de semeadura direta, o calcário tem sido aplicado superficialmente para evitar o revolvimento do solo. Os ânions adicionados via adubação nitrogenada podem aumentar a solubilização de sais de cátions básicos do solo graças à formação de pares iônicos. O objetivo deste trabalho foi estudar a dinâmica dos ânions NO3- e SO4(2-) e dos cátions NH4+, Ca2+, Mg2+ e K+ da solução do solo, bem como a absorção de nutrientes pelo algodoeiro submetido a distintas formas de aplicação de calcário e diferentes doses de sulfato de amônio em cobertura, cultivado com a presença de palha na superfície do solo. Utilizou-se um Latossolo Vermelho distroférrico de textura média que foi acomodado em vasos com 15,71 dm³. Plantas de algodão (Gossypium hirsutum) foram cultivadas por 60 dias nas condições de calagem superficial sobre a palha, calagem incorporada a 0-20 cm de profundidade e ausência de correção do solo, com a aplicação de doses de sulfato de amônio equivalentes a 0, 50, 100 e 150 kg ha-1 de N em cobertura. Cápsulas porosas foram instaladas para amostragem e quantificação de nutrientes da solução do solo. A concentração de SO4(2-) da solução do solo foi incrementada pela adubação nitrogenada, independentemente da forma de aplicação do calcário. A curto prazo, a nitrificação do NH4+ aplicado foi favorecida somente com a calagem incorporada, apesar de o N nítrico da solução do solo ter aumentado no final do cultivo do algodão até mesmo no solo não corrigido. As concentrações de Ca, Mg e K da solução do solo foram incrementadas pela adubação de cobertura. O ânion SO4(2-) apresentou maior afinidade do que o NO3- na formação de pares iônicos com os cátions básicos da solução do solo. A adubação nitrogenada proporcionou maior eficiência na absorção de Ca e Mg pelo algodoeiro na condição de calagem incorporada.

Dominance of legume trees alters nutrient relations in mixed species forest restoration plantings within seven years

Failures in reforestation are often attributed to nutrient limitation for tree growth. We compared tree performance and nitrogen and phosphorus relations in adjacent mixed-species plantings of contrasting composition, established for forest restoration on Ultisol soil, originally covered by tropical semi-deciduous Atlantic Forest in Southeast Brazil. Nutrient relations of four tree species occurring in both planting mixtures were compared between a legume-dominated, species-poor direct seeding mixture of early-successional species ("legume mixture"), and a species-diverse, legume-poor mixture of all successional groups ("diverse mixture"). After 7 years, the legume mixture had 6-fold higher abundance of N(2)-fixing trees, 177% higher total tree basal area, 22% lower litter C/N, six-fold higher in situ soil resin-nitrate, and 40% lower in situ soil resin-P, compared to the diverse mixture. In the legume mixture, non-N(2)-fixing legume Schizolobium parahyba (Fabaceae-Caesalpinioideae) had significantly lower proportional N resorption, and both naturally regenerating non-legume trees had significantly higher leaf N concentrations, and higher proportional P resorption, than in the diverse mixture. This demonstrate forms of plastic adjustment in all three non-N(2)-fixing species to diverged nutrient relations between mixtures. By contrast, leaf nutrient relations in N(2)-fixing Enterolobium contortisiliquum (Fabaceae-Mimosoideae) did not respond to planting mixtures. Rapid N accumulation in the legume mixture caused excess soil nitrification over nitrate immobilization and tighter P recycling compared with the diverse mixture. The legume mixture succeeded in accelerating tree growth and canopy closure, but may imply periods of N losses and possibly P limitation. Incorporation of species with efficient nitrate uptake and P mobilization from resistant soil pools offers potential to optimize these tradeoffs.

Respirometric techniques for assessment of biological kinetics in constructed wetland

The aim of this research was the development of a procedure to measure biological kinetics of organic matter oxidation and nitrification in constructed wetland, by using respirometric techniques. Columns simulating cores of vertical subsurface flow systems were investigated. The oxygen uptake rate (OUR) of the columns was calculated on the basis of the difference of DO concentrations measured continuously at the top and at the bottom of the column. From the respirogram, the following kinetic parameters have been evaluated: maximum rate of oxidation of readily biodegradable COD, maximum rate of nitrification, endogenous respiration of the biomass grown inside the bed. In order to improve the interpretation of the respirograms, additional respirometric tests were carried out on the wetland columns by using pure substrates, such as acetate (carbon source) and ammonium (substrate for nitrification). The kinetic parameters obtained from respirograms can be useful for control and design of constructed wetlands or for improving nutrient and carbon mass balances.

Resposta de cultivares de trigo ao nitrogênio em relação às fontes e épocas de aplicação sob plantio direto e irrigação por aspersão

A adubação nitrogenada é de suma importância para a cultura do trigo, já que o nitrogênio constitui um dos nutrientes mais exigidos por essa cultura e o rendimento desta é função direta da quantidade de nutrientes acumulados pela planta. Foram testados os adubos nitrogenados: sulfonitrato de amônio com inibidor de nitrificação, sulfato de amônio e uréia, na dose de 70 kg de N ha-1; em duas épocas de aplicação, na linha de semeadura ou em cobertura, além da testemunha que não recebeu nitrogênio como tratamento, em quatro cultivares de trigo irrigado: Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) 21, Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) 22, Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) 42 e IAC 370. O experimento foi conduzido sob irrigação por aspersão em dois anos (2005 e 2006) em área experimental pertencente à Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira UNESP/São Paulo - Brasil. As fontes de nitrogênio sulfonitrato de amônio com inibidor de nitrificação, sulfato de amônio e uréia não diferiram entre si, porém foram superiores à testemunha, em relação à produtividade de grãos. A aplicação do N todo em cobertura proporcionou aumento na produtividade de grãos. O comportamento das cultivares quanto aos componentes de produção e produtividade foram dependentes do ano em estudo.

Response of irrigated wheat cultivars to different nitrogen rates and sources

Altas produtividades de trigo requerem um bom manejo da adubação nitrogenada. O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos de diferentes doses de nitrogênio na semeadura usando o Entec (fonte de N com inibidor de nitrificação), ou em cobertura, utilizando a ureia, em quatro cultivares de trigo. O experimento foi desenvolvido em área experimental pertencente à Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira - UNESP, em um Latossolo Vermelho distrófico epieutrófico álico textura argilosa, o qual foi nativamente ocupado por vegetação de Cerrado. O delineamento estatístico foi o de blocos ao acaso, com quatro doses de N (0, 60, 120 e 180 kg ha-1) na semeadura, usando o Entec, ou em cobertura aos 40 dias (início do alongamento), empregando a ureia e os cultivares E 21, E 22, E 42 e IAC 370, em quatro repetições. Os cultivares de trigo mais produtivos foram o E 21 e o E 42. O cultivar E 22 apresentou maior altura de plantas e altas notas de acamamento, com consequente menor produtividade de grãos. Não houve diferença significativa entre o Entec (aplicado na semeadura) e a ureia (aplicada em cobertura) para produtividade de grãos e para nenhuma das outras avaliações, porém a ureia proporcionou maior teor de N foliar, e o Entec, maior número de espiguetas não desenvolvidas. O incremento das doses de N influenciou negativamente a massa hectolítrica, alterando assim a qualidade dos grãos de trigo. O N aumentou a produtividade de grãos de trigo até a dose de 82 kg ha-1 de N, usando Entec aplicado na semeadura ou ureia aplicada em cobertura.

Influência de fontes e modos de aplicação de nitrogênio nos componentes da produção e produtividade do milho irrigado no cerrado

O objetivo do trabalho foi comparar os efeitos de fontes nitrogenadas: sulfonitrato de amônio com inibidor de nitrificação, sulfato de amônio e uréia, aplicadas na semeadura e/ou em cobertura, sobre teores de N foliar e clorofila, componentes da produção e produtividade do milho no verão, na região de cerrado sob irrigação. O trabalho foi desenvolvido em Latossolo Vermelho Distroférrico, nos anos agrícolas de 2006/2007 e 2007/2008. O delineamento experimental utilizado foi em blocos casualizados com quatro repetições, em esquema fatorial 3x5, sendo: três fontes de nitrogênio aplicadas na semeadura e/ou em cobertura, no estádio de 8 folhas completamente desdobradas, em 5 modos de aplicação (0 + 120; 30 + 90; 60 + 60; 90 + 30 e 120 + 0 kg ha-1 de N). O sulfonitrato de amônio + inibidor de nitrificação difere em relação ao sulfato de amônio quantos aos componentes da produção do milho cultivado no verão, independentemente da época de aplicação. A aplicação de 120 kg ha-1 de nitrogênio usando a uréia em aplicação única no estádio de oito folhas na cultura do milho e em períodos com alta precipitação pluvial afeta negativamente os teores foliares de N no milho e resulta em menor produtividade de grãos em relação à aplicação da mesma dose na semeadura.

Doses, fontes e épocas de aplicação de nitrogênio em trigo irrigado em plantio direto

O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos de doses e fontes de nitrogênio, sobre os componentes de produção e a produtividade de trigo irrigado (Triticum aestivum), aplicados na semeadura ou em cobertura, sob plantio direto. Foram utilizadas fontes com e sem inibidor de nitrificação (Entec), aplicadas ao sulco de semeadura ou em cobertura. O trigo foi cultivado em Selvíria, MS, em região de cerrado de baixa altitude. Utilizou-se o delineamento experimental de blocos ao acaso, com quatro repetições, em esquema fatorial 5x3x2. Os tratamentos consistiram da combinação de: cinco doses de N, 0, 50, 100, 150 e 200 kg ha-1; três fontes, Entec, sulfato de amônio e ureia; e duas épocas de aplicação, na semeadura, ao lado das linhas, ou em cobertura. As fontes de N tiveram efeito semelhante sobre a altura de plantas e a produtividade de grãos do trigo irrigado. A aplicação total de N na semeadura e a aplicação tradicional, em semeadura e cobertura, são igualmente viáveis. O incremento das doses de N até a dose de 121,5 kg ha-1, em média, aumenta a produtividade de grãos, independentemente da época de aplicação e da fonte de N utilizada.