Irrigation with domestic wastewater: a multivariate analysis of main soil changes

Irrigation with treated domestic sewage wastewater (TSE) is an agricultural practice to reduce water requirements of agroecossystems and the nutrient load impact on freshwaters, but adverse effects on soil chemical (salinization, sodification, etc.) and soil physical properties (alteration in soil porosity and hydraulic conductivity, etc.) have been reported. This study aimed to define some relationships among these changes in an Oxisol using multivariate analysis. Corn (Zea mays L.) and sunflower (Helianthus annuus L.) were grown for two years, irrigated with TSE. The following soil properties were determined: Ca2+; Mg2+; Na+; K+ and H + Al contents, cationic exchangeable capacity (CEC), sum of bases (SB), base saturation (V), texture (sand, silt and clay), macro-, micro-, and cryptoporosity (V MA, V MI and V CRI), water content at soil saturation (θS) and at field capacity (θFC), residual water content (θR), soil bulk density (d s), water dispersed clay (WDC) and saturated hydraulic conductivity (K SAT). Factor analysis revealed the following six principal factors: Fine Porosity (composed of Na+; K+; WDC, θR, θRFC, and V CRI); Large Porosity (θS, d s, V MA, Vs); Soil CEC (Ca2+; Mg2+; CEC, SB, V); Soil Acidity (H + Al); and Soil Texture (factors 5 and 6). A dual pore structure appears clearly to the factors 1 and 2, with an apparent relationship between fine porosity and the monovalent cations Na+ and K+. The irrigation (with potable sodic tap water or sewage wastewater) only had a significant effect on Fine Porosity and Large Porosity factors, while factors 3 and 4 (Soil CEC and Soil Acidity) were correlated with soil depth. The main conclusion was a shift in pore distribution (large to fine pores) during irrigation with TSE, which induces an increase of water storage and reduces the capacity of drainage of salts.

Frações de fósforo no solo em resposta à adubação fosfatada em um Latossolo com diferentes históricos de uso

No sistema plantio direto existe tendência de melhor aproveitamento do P, sobretudo em áreas cultivadas há mais tempo, mas há, ainda, necessidade de confirmação deste fato. Este trabalho teve como objetivo quantificar as frações inorgânicas e orgânicas de P e avaliar as respostas a diferentes doses de P do feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.) e braquiária (Brachiaria decumbens) cultivados em sucessão, em amostras de um Latossolo com diferentes históricos de uso. O experimento foi realizado em casa de vegetação com amostras de um Latossolo Vermelho distrófico textura argilosa e oxídico, coletadas na profundidade de 0-20 cm. O experimento foi disposto em delineamento inteiramente casualizado, em esquema fatorial 2 x 4 com quatro repetições, com dois históricos de uso (solo agrícola cultivado por longos períodos com calagem e adubações fosfatadas periódicas; e solo adjacente sob vegetação de cerrado nativo) e quatro doses de P (0, 120, 240 e 480 mg dm-3, na forma de superfosfato triplo, com base no teor de P2O5 total). Foi realizado cultivo de feijão até a colheita dos grãos e, posteriormente, cultivo de braquiária com dois cortes no momento de florescimento das plantas. As frações de P foram determinadas em amostras de solo das unidades experimentais, antes e após a incubação dos tratamentos e após os cultivos do feijoeiro e da braquiária. A adubação fosfatada aumentou as formas inorgânicas de P no solo, as quais foram maiores nos solos com histórico de cultivo e adubação. Ela também aumentou as formas orgânicas de P no solo, as quais foram maiores nos solos adjacentes sem histórico de cultivo e adubação, nas maiores doses de P e após cultivo de feijoeiro e braquiária. As respostas do feijoeiro e da braquiária à adubação fosfatada foram menores nos solos com histórico de cultivo e adubação.

Water-soluble nutrients in aerial plant parts of peanut and white oat as affected by lime and gypsum application

Lime and gypsum influence nutrient availability and uptake, as well as the content of organic acids in the aerial plant parts. These changes, quantified by plant analysis of soluble nutrients, may potentiate the effect of soil amendment, ensuring the sustainability of the no-tillage system. In this sense the effect of lime and gypsum surface application on the content of water-soluble nutrients in peanut and oat residues was evaluated. The experiment was conducted on an Oxisol in Botucatu (SP) in the growing seasons 2004/2005 and 2005/2006. It was arranged in a randomized block design in split plots with four replications, where lime rates represented the plots and presence or absence of gypsum application the subplots. Peanut was grown in summer and white oat in the winter in the entire experimental area. Gypsum applied to peanut increased soluble Ca only in the first season, due to the short period between product application and determination of soluble nutrient contents in the plant extract. Liming of peanut and oat increased soluble Ca, Mg, K contents, did not alter Cu content and reduced Zn, Mn and Fe contents in both years of cultivation. Gypsum on the other hand reduced the electrical conductivity of peanut (2004/2005 and 2005/2006) and white oat (2004/2005).

Tolerância e potencial fitorremediador de Stizolobium aterrimum associada ao fungo micorrízico arbuscular Glomus etunicatum em solo contaminado por chumbo

A poluição do solo com metais pesados tem aumentado significativamente nos últimos anos, devido à ação antrópica. Diversas técnicas podem ser utilizadas para reverter ou minimizar a condição de contaminação do solo, porém muitas delas são prejudiciais ao solo. Uma alternativa é a utilização da fitorremediação, já que as plantas possuem a capacidade de absorver elementos do solo e, dessa maneira, promover sua descontaminação com teores excessivos de metais e outros elementos potencialmente tóxicos. A associação de plantas com fungos micorrízicos arbusculares (FMAs) pode influenciar a absorção desses elementos. Com o objetivo de avaliar o potencial fitorremediador de plantas de Stizolobium aterrimum associadas ou não a FMAs em solos com concentrações crescentes de Pb, realizou-se um experimento sob condições de casa de vegetação, em esquema fatorial 4 x 2. Os tratamentos consistiram na adição de quatro doses de Pb (0, 250, 500 e 1.000 mg dm-3) e da inoculação ou não de FMA. Os resultados mostraram que a planta foi tolerante ao Pb nas doses utilizadas. A associação com FMA não influenciou a absorção de Pb pela planta. No entanto, a micorrização influenciou a fixação biológica de N2, observando-se maior atividade da enzima nitrogenase em plantas micorrizadas. Apesar dos bons resultados obtidos com relação à tolerância dessa planta ao Pb, mais estudos precisam ser realizados acerca da absorção desse elemento, principalmente em solo multicontaminado, que é a realidade encontrada em sistemas poluídos.

Land-use systems affect Archaeal community structure and functional diversity in western Amazon soils

The study of the ecology of soil microbial communities at relevant spatial scales is primordial in the wide Amazon region due to the current land use changes. In this study, the diversity of the Archaea domain (community structure) and ammonia-oxidizing Archaea (richness and community composition) were investigated using molecular biology-based techniques in different land-use systems in western Amazonia, Brazil. Soil samples were collected in two periods with high precipitation (March 2008 and January 2009) from Inceptisols under primary tropical rainforest, secondary forest (5-20 year old), agricultural systems of indigenous people and cattle pasture. Denaturing gradient gel electrophoresis of polymerase chain reaction-amplified DNA (PCR-DGGE) using the 16S rRNA gene as a biomarker showed that archaeal community structures in crops and pasture soils are different from those in primary forest soil, which is more similar to the community structure in secondary forest soil. Sequence analysis of excised DGGE bands indicated the presence of crenarchaeal and euryarchaeal organisms. Based on clone library analysis of the gene coding the subunit of the enzyme ammonia monooxygenase (amoA) of Archaea (306 sequences), the Shannon-Wiener function and Simpson's index showed a greater ammonia-oxidizing archaeal diversity in primary forest soils (H' = 2.1486; D = 0.1366), followed by a lower diversity in soils under pasture (H' = 1.9629; D = 0.1715), crops (H' = 1.4613; D = 0.3309) and secondary forest (H' = 0.8633; D = 0.5405). All cloned inserts were similar to the Crenarchaeota amoA gene clones (identity > 95 %) previously found in soils and sediments and distributed primarily in three major phylogenetic clusters. The findings indicate that agricultural systems of indigenous people and cattle pasture affect the archaeal community structure and diversity of ammonia-oxidizing Archaea in western Amazon soils.

Curva de retenção de água no solo pelo método do papel-filtro

O método mais tradicional para determinação da curva de retenção de água no solo emprega a câmara de pressão de Richards. Por questões práticas, a busca por métodos alternativos ao de Richards, financeiramente mais acessíveis e menos morosos, faz-se interessante. Diante disso, desenvolveu-se o presente trabalho com o objetivo de avaliar o uso do método do papel-filtro. Para isso, realizou-se inicialmente coleta, caracterização física e preparo de amostras indeformadas de um Latossolo Vermelho distroférrico típico e ensaio em câmara de Richards, utilizando pressões de 0, 10, 30, 60, 100, 300, 500, 1000 e 1500 kPa. No ensaio com o papel-filtro, mediu-se o potencial matricial da água em amostras cujas umidades foram previamente estabelecidas, utilizando-se curva de calibração adequada. Os ensaios resultaram em pontos de pressão versus umidade, que foram ajustados pelo modelo de van Genuchten, utilizando o programa RETC. Realizou-se uma análise comparativa de valores de umidade volumétrica estimados pelo modelo ajustado nos ensaios com o papel-filtro com a curva de retenção ajustada obtida pela câmara de Richards. Por meio dessa comparação, verificou-se a aplicabilidade do método do papel-filtro para determinação da curva de retenção de água no solo agrícola utilizado.

The nitrogen sufficiency index underlying estimates of nitrogen fertilization requirements of common bean

Chlorophyll determination with a portable chlorophyll meter can indicate the period of highest N demand of plants and whether sidedressing is required or not. In this sense, defining the optimal timing of N application to common bean is fundamental to increase N use efficiency, increase yields and reduce the cost of fertilization. The objectives of this study were to evaluate the efficiency of N sufficiency index (NSI) calculated based on the relative chlorophyll index (RCI) in leaves, measured with a portable chlorophyll meter, as an indicator of time of N sidedressing fertilization and to verify which NSI (90 and 95 %) value is the most appropriate to indicate the moment of N fertilization of common bean cultivar Perola. The experiment was carried out in the rainy and dry growing seasons of the agricultural year 2009/10 on a dystroferric Red Nitosol, in Botucatu, São Paulo State, Brazil. The experiment was arranged in a randomized complete block design with five treatments, consisting of N managements (M1: 200 kg ha-1 N (40 kg at sowing + 80 kg 15 days after emergence (DAE) + 80 kg 30 DAE); M2: 100 kg ha-1 N (20 kg at sowing + 40 kg 15 DAE + 40 kg 30 DAE); M3: 20 kg ha-1 N at sowing + 30 kg ha-1 when chlorophyll meter readings indicated NSI < 95 %; M4: 20 kg ha-1 N at sowing + 30 kg ha-1 N when chlorophyll meter readings indicated NSI < 90 % and, M5: control (without N application)) and four replications. The variables RCI, aboveground dry matter, total leaf N concentration, production components, grain yield, relative yield, and N use efficiency were evaluated. The RCI correlated with leaf N concentrations. By monitoring the RCI with the chlorophyll meter, the period of N sidedressing of common bean could be defined, improving N use efficiency and avoiding unnecessary N supply to common bean. The NSI 90 % of the reference area was more efficient to define the moment of N sidedressing of common bean, to increase N use efficiency.

Interação silício e alumínio em plantas de arroz de terras altas cultivadas em solo alumínico

Solos com altos teores de Al tóxico podem causar diversos danos às plantas e, como consequência, diminuir sua produtividade; assim, seu manejo torna-se imprescindível para obter maiores produtividades, e o Si pode ser alternativa para diminuir a toxidez por Al em plantas. O objetivo deste trabalho foi avaliar a interação entre Si e Al em plantas de arroz de terras altas cultivadas em solo naturalmente alumínico de textura média arenosa. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos inteiramente casualizados, dispostos em esquema fatorial 2 x 5 com quatro repetições. Os tratamentos empregados foram dois cultivares de arroz de terras altas: BRS Talento (não tolerante ao Al, moderno) e Guarani (tolerante ao Al3+, tradicional), além de cinco doses de Si (0, 30, 60, 90 e 120 mg dm-3) adicionadas ao solo. O Si fornecido ao solo contribuiu amenizando a toxidez por Al em ambos os cultivares, porém só houve acréscimo em produtividade no cultivar BRS Talento. Houve correlação positiva para produtividade de grãos do cultivar BRS Talento e teor de Si nas folhas; já o teor de Al nas folhas correlacionou-se com a produtividade de forma negativa; e também houve correlação negativa entre os teores de Si e Al nas folhas, indicando que há interação entre Si e Al em plantas de arroz.

Variabilidade e correlação espacial de micronutrientes e matéria orgânica do solo com a produtividade da pimenta-do-reino

Estudos que visem elucidar a variação espacial de atributos de solo associada à resposta de produção das lavouras podem contribuir para a aplicação racional de insumos, possibilitando ganhos econômicos e ambientais. Objetivou-se neste trabalho avaliar a variabilidade espacial dos micronutrientes Fe, Cu, Zn e Mn e da matéria orgânica, bem como sua correlação espacial com a produtividade de uma lavoura de pimenta-do-reino cultivada em um Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico. O estudo foi realizado em uma lavoura comercial de pimenta-do-reino da variedade Bragantina, em regime de irrigação por microaspersão, no município de São Mateus-ES. A área experimental possui dimensões de 100 x 120 m, onde se amostrou uma malha de 126 pontos com distância mínima de 5 m entre eles. Em cada ponto amostral foram coletadas três subamostras de solo na projeção da copa da pimenteira-do-reino, compondo uma amostra, na profundidade de 0-20 cm. A produtividade da lavoura foi estimada por meio da colheita das três plantas circunvizinhas a cada ponto amostral. Os atributos estudados apresentaram estrutura de dependência espacial forte e moderada, sendo o modelo esférico o que melhor se ajustou para todas as variáveis avaliadas. Verificou-se correlação espacial negativa para o teor de Fe e positiva para os teores de Zn, Mn e matéria orgânica do solo com a produtividade da pimenta-do-reino.

Particulate soil organic carbon and stratification ratio increases in response to crop residue decomposition under no-till

In soils under no-tillage (NT), the continuous crop residue input to the surface layer leads to carbon (C) accumulation. This study evaluated a soil under NT in Ponta Grossa (State of Paraná, Brazil) for: 1) the decomposition of black oat (Avena strigosa Schreb.) residues, 2) relation of the biomass decomposition effect with the soil organic carbon (SOC) content, the particulate organic carbon (POC) content, and the soil carbon stratification ratio (SR) of an Inceptisol. The assessments were based on seven samplings (t0 to t6) in a period of 160 days of three transects with six sampling points each. The oat dry biomass was 5.02 Mg ha-1 at t0, however, after 160 days, only 17.8 % of the initial dry biomass was left on the soil surface. The SOC in the 0-5 cm layer varied from 27.56 (t0) to 30.07 g dm-3 (t6). The SR increased from 1.33 to 1.43 in 160 days. There was also an increase in the POC pool in this period, from 8.1 to 10.7 Mg ha-1. The increase in SOC in the 0-5 cm layer in the 160 days was mainly due to the increase of POC derived from oat residue decomposition. The linear relationship between SOC and POC showed that 21 % of SOC was due to the more labile fraction. The results indicated that the continuous input of residues could be intensified to increase the C pool and sequestration in soils under NT.

Propriedades físicas do solo e produtividade de arroz irrigado em diferentes sistemas de manejo

O Estado do Rio Grande do Sul é o maior produtor de arroz irrigado do País, com destaque para a região da Fronteira Oeste. O objetivo deste trabalho foi avaliar propriedades físicas do solo e a produtividade de arroz irrigado por inundação em plantio direto e convencional, em níveis de palha residual de arroz em plantio direto. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, com quatro experimentos e 10 repetições nos experimentos 1, 2 e 3 e seis no experimento 4. Os sistemas de manejo foram: experimento 1 (E1), sistema PD (E1PD) e sistema convencional com duas gradagens na camada de 0-7 cm + remaplan (E1C), em área de um ano de cultivo de arroz, após sete anos de pousio do cultivo de arroz e semeadura de azevém no inverno, com pastejo animal o ano todo; experimento 2 (E2), sistema PD (E2PD) e sistema convencional (E2C), após campo nativo; experimento 3 (E3), sistema PD (E3PD) e sistema convencional (E3C), após plantio direto de arroz irrigado durante dois anos em área de campo nativo; e no experimento 4 utilizaram-se quatro níveis de palha residual antes da semeadura do arroz. A produtividade de arroz irrigado por inundação não diferiu entre os sistemas plantio direto e convencional. A massa seca residual do arroz antes da semeadura não influenciou a produtividade de arroz irrigado por inundação.

Forms and accumulation of copper and zinc in a sandy typic hapludalf soil after long-term application of pig slurry and deep litter

Successive applications of pig slurry and pig deep litter may lead to an accumulation of copper (Cu) and zinc (Zn) fractions in the soil profile. The objective of this study was to evaluate the Cu and Zn forms and accumulation in a Sandy Typic Hapludalf soil after long-term application of pig slurry and deep litter. In March 2010, eight years after initiating an experiment in Braço do Norte, Santa Catarina (SC), Brazil, on a Sandy Typic Hapludalf soil, soil samples were collected from the 0-2.5, 2.5-5.0, 5-10 and 10-15 cm layers in treatments consisting of no manure application (control) and with applications of pig slurry and deep litter at two levels: the single and double rate of N requirement for maize and black oat succession. The soil was dried, ground in an agate mortar and analyzed for Cu and Zn contents by 0.01 mol L-1 EDTA and chemically fractionated to determine Cu and Zn. The applications of Pig deep litter and slurry at doses equivalent to 90 kg ha-1 N increased the contents of available Cu and Zn in the surface soil layer, if the double of this dose was applied in pig deep litter or double this dose in pig slurry, Cu and Zn migrated to a depth of 15 cm. Copper is accumulated mainly in the organic and residual fractions, and zinc preferentially in the fraction linked to clay minerals, especially in the surface soil layers.

Compaction of an Oxisol and chemical composition of palisadegrass

Compaction is an important problem in soils under pastoral land use, and can make livestock systems unsustainable. The objective of this research was to study the impact of soil compaction on yield and quality of palisade (UROCHLOA BRIZANTHA cv. Marandu). The experiment was conducted on an Oxisol in the State of Mato Grosso, Brazil. Treatments consisted of four levels of soil compaction: no compaction (NC), slight compaction (SC), medium compaction (MC) and high compaction (HC). The following soil properties were evaluated (layers 0-0.05 and 0.05-0.10 m): aggregate size distribution, bulk density (BD), macroporosity, microporosity, total porosity (TP), relative compaction (RC), and the characteristics of crude protein (CP), neutral detergent fiber (NDF), acid detergent fiber (ADF) and dry matter yield (DMY) of the forage. Highly compacted soil had high BD and RC, and low TP (0-0.05 m). Both DMY and CP were affected by HC, and both were strongly related to BD. Higher DMY (6.96 Mg ha-1) and CP (7.8 %) were observed in the MC treatment (BD 1.57 Mg m-3 and RC 0.91 Mg m-3, in 0-0.05 m). A high BD of 1.57 Mg m-3 (0-0.05 m) did not inhibit plant growth. The N concentration in the palisade biomass differed significantly among compaction treatments, and was 8.72, 11.20, 12.48 and 10.98 g kg-1 in NC, SC, MC and HC treatments, respectively. Increase in DMY and CP at the MC level may be attributed to more absorption of N in this coarse-textured soil.

Propriedades físicas e químicas em diferentes usos do solo no Brejo Paraibano

A substituição da vegetação nativa no Brejo Paraibano, inicialmente por cana-de-açúcar e mais recentemente por pastagens, em relevo fortemente ondulado, causaram sérios problemas de degradação do solo. Atualmente, partes dessas pastagens estão dando lugar ao plantio de sabiá (MIMOSA CAESALPINIAEFOLIA: Benth). Objetivou-se, neste trabalho, analisar o efeito dessas mudanças nas propriedades físicas e químicas do solo e no desenvolvimento das raízes. O experimento foi conduzido no município de Areia, PB, em um Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico. Os tratamentos foram representados por três diferentes usos: mata secundária, cultivo de sabiá e pastagem com braquiária (BRACHIARIA DECUMBENS: ). As amostras de solo foram coletadas nas diferentes áreas, em três posições da encosta: parte superior, mediana e inferior. Em cada posição, coletou-se solo em três diferentes pontos em quatro profundidades: 0,0-2,5; 2,5-5,0; 5,0-10,0; e 10,0-20,0 cm, para análises físicas e de raízes. Foram feitas amostras compostas para as análises químicas e do conteúdo de argila. O experimento foi conduzido num delineamento inteiramente casualizado, com medidas repetidas no espaço. Observou-se que a agregação, densidade e a porosidade total apresentaram melhores resultados na área de mata nativa secundária. A substituição da área de pasto por sabiá prejudicou a agregação, mas não alterou a densidade e a porosidade total do solo. Os teores de nutrientes foram maiores na área de sabiá, embora sejam significativos apenas para o K e a saturação por bases. As mudanças no uso do solo sempre causam degradação de suas propriedades físicas e químicas, mas, quando essa substituição é feita por um sistema menos agressivo, é difícil perceber modificações em pouco tempo de uso.

Propriedades físicas do solo e crescimento de raízes de milho em um argissolo vermelho sob tráfego controlado de máquinas

O desempenho das funções do solo pode ser influenciado pela compactação imposta pelo manejo inadequado. Algumas propriedades físicas do solo são tomados como indicadores da presença de camadas compactadas, as quais podem interferir no desenvolvimento radicular de culturas. Práticas agrícolas, como o uso de plantas de cobertura, que melhoram as propriedades do solo, podem mitigar problemas relacionados à compactação. O objetivo deste trabalho foi avaliar propriedades físicas de solo e de plantas, estas cultivadas em condições controladas. Em um Argissolo Vermelho sob sistema plantio direto consolidado com dois manejos de cobertura de inverno (pousio e aveia + ervilhaca) e tráfego controlado de máquinas [sem tráfego (ST), antes do tráfego (AT) e depois do tráfego (DT)], avaliaram-se a pressão de pré-consolidação, a resistência do solo à penetração, a densidade do solo, a porosidade e o diâmetro médio ponderado de agregados. Amostras indeformadas de solo das condições antes e depois do tráfego foram coletadas em vasos de PVC e acondicionadas em casa de vegetação, nos quais foram semeadas três sementes de milho, e cultivadas durante 25 dias sob diferentes condições de disponibilidade hídrica. Após esse período, determinaram-se a área foliar, massa verde e seca da parte aérea e massa úmida e seca das raízes de plantas de milho. A densidade do solo independentemente da camada avaliada não foi influenciada pela condição de cobertura do solo, mas sim pela condição de tráfego. Já a macroporosidade foi influenciada pelo tráfego no sistema pousio até 0,10 m, indicando ter esse sistema menor capacidade de suportar perturbações, comprovado pelos menores valores de pressão de pré-consolidação. A resistência do solo à penetração aumentou em profundidade, estando relacionada à maior densidade, menor macroporosidade e maior pressão de pré-consolidação. Sem restrição hídrica, o crescimento radicular do milho foi influenciado positivamente pelo tráfego de máquinas. Nas condições da experimentação, o plantio direto com sistema de rotação de culturas apresentou maior resiliência frente às perturbações do meio.