Solubilidade, fracionamento e fitoextração de metais pesados após aplicação de agentes quelantes

A baixa biodegrabilidade de quelantes sintéticos usados para induzir a fitoextração resulta em alto risco ambiental pela possibilidade de lixiviação de metais pesados. Agentes quelantes naturais, mais rapidamente degradados no solo, podem ser uma alternativa para os quelantes sintéticos. O objetivo deste trabalho foi comparar a performance de ácidos orgânicos naturais (gálico, cítrico e oxálico) com ácidos sintéticos (EDTA, DTPA e NTA) na fitoextração induzida de metais. O solo foi contaminado com 500, 300 e 200 mg kg-1 de Pb, Zn e Cu, respectivamente, e cultivado com milho (Zea mays) e mucuna preta (Stizolobium aterrimum). Os agentes quelantes, na dose de 10 mmol kg-1, foram aplicados no solo sete dias antes da coleta das plantas. Amostras do solo foram submetidas à extração com CaCl2 e fracionamento. Os teores dos metais na solução do solo foram também determinados. Os quelantes sintéticos EDTA, DTPA e NTA foram eficientes na solubilização dos metais pesados no solo. Dentre os ácidos orgânicos naturais, apenas o ácido cítrico foi eficiente na solubilização dos metais nas primeiras vinte e quatro horas após a sua aplicação. A distribuição dos metais entre as frações apresentou a seguinte ordem: Pb: matéria orgânica (MO) > óxido de Fe amorfo (OxFeA) > trocável (Tr) > óxido de Fe cristalino (OxFeC); Cu: MO > Tr > OxFeC > OxFeA; e Zn: MO > Tr > OxFeC > OxFeA. De modo geral, a adição dos quelantes sintéticos provocou aumento nos teores trocáveis de Pb e Cu e redução nos teores de Pb, Cu e Zn nas frações óxidos de Fe amorfo e cristalino. O extrator CaCl2 0,01 mol L-1 pode ser utilizado para predição da concentração de Pb, Cu e Zn na solução do solo.

Nodulação e produção do caupi (Vigna unguiculata L. Walp) sob efeito de plantas de cobertura e inoculação

Um experimento de campo foi realizado no município de Crato - Ceará para estudar como a planta de cobertura afeta a nodulação e produtividade de caupi (Vigna unguiculata (L.) Walp), submetido a diferentes inoculações. Empregou-se o delineamento em blocos casualizados, no esquema em parcelas subsubdivididas, com quatro repetições. Os tratamentos consistiram de plantas de cobertura, formando a parcela principal; inoculação, como subparcela; e amostragens quinzenais, como subsubparcela. As plantas de cobertura foram: milheto - Pennisetum americanum; mucuna-preta - Stizolobium aterrimum ou vegetação espontânea, enquanto as fontes de N foram: sem inoculação; sem inoculação + 50 kg ha-1 de N na forma de uréia; inoculação com estirpes rizobianas (Bradyrhizobium sp.) recomendadas pela RELARE -BR 3301 + BR 3302; ou pela UFRPE - NFB 6156 + NFB 700. Foi utilizada a cultivar Patativa de caupi, recomendada para a região. A partir de sete dias após a emergência e até a maturidade final da cultura, foram realizadas amostras quinzenais, colhendo-se duas plantas, por subparcela para determinação do número de nódulos, matéria seca de nódulos e matéria seca da parte aérea. A partir dos 60 dias após emergência, foram realizadas colheitas semanais da área útil da subparcela, para determinação da produtividade de grãos. A mucuna aumentou a nodulação do caupi não-inoculado. A inoculação do caupi com estirpes recomendadas, ou o aumento da população nativa, permitiu produção de biomassa e grãos semelhante da adubação com 50 kg ha-1 de N.

Limites críticos de densidade do solo para o crescimento de raízes de plantas de cobertura em argissolo vermelho

A compactação é um grave problema para a qualidade do solo e o desenvolvimento de uma agricultura sustentável, pois modifica os fluxos de água e ar no solo e reduz a produtividade das culturas agrícolas. Uma das alternativas para amenizar esse problema é o uso de espécies com sistema radicular profundo e vigoroso. O objetivo deste trabalho foi avaliar a qualidade física de um Argissolo Vermelho cultivado no sistema de plantio direto, após o cultivo de plantas de cobertura, e identificar o limite crítico de densidade do solo. No outono/inverno de 1999/00 e 2000/01, toda a área experimental foi cultivada com aveia-preta (Avena strigosa) mais ervilhaca (Vicia sativa) e, em 2001/02, com nabo forrageiro (Raphanus sativus). No verão, foi semeado milho (Zea mays) e, no final do ciclo, foram semeadas as plantas de cobertura de verão, crotalária juncea (Crotalaria juncea), guandu-anão (Cajanus cajan), mucuna-cinza (Stilozobium cinereum) e feijão-de-porco (Canavalia ensiformis), e comparadas ao pousio. Foram medidas a densidade e a resistência do solo à penetração. O sistema radicular das plantas foi avaliado pelo método do perfil radicular durante o ciclo do nabo forrageiro, do milho e das plantas de cobertura de verão. O plantio direto nesse Argissolo Vermelho eleva a densidade do solo para níveis considerados limitantes às plantas. Todas as culturas utilizadas nas rotações tiveram restrições de crescimento das raízes, e não foi possível observar diferenças entre as espécies no potencial de crescimento das raízes em solos compactados. O crescimento normal das raízes das plantas de cobertura ocorreu até o limite de densidade de 1,75 Mg m-3. Entre a faixa de 1,75 e 1,85 Mg m-3, ocorreu restrição, com deformações na morfologia das raízes em grau médio, e, acima de 1,85 Mg m-3, essas deformações foram significativas, com grande engrossamento, desvios no crescimento vertical e concentração na camada mais superficial. Todas as espécies avaliadas podem ser utilizadas em solos com algum grau de compactação, mas, quando a densidade for superior a 1,85 Mg m-3, pode ser necessária a mobilização do solo com escarificador e, ou, subsolador para facilitar a penetração das raízes em profundidade.

Green manure in coffee systems in the region of Zona da Mata, Minas Gerais: characteristics and kinetics of carbon and nitrogen mineralization

The use of green manure may contribute to reduce soil erosion and increase the soil organic matter content and N availability in coffee plantations in the Zona da Mata, State of Minas Gerais, in Southeastern Brazil. The potential of four legumes (A. pintoi, C. mucunoides, S. aterrimum and S. guianensis) to produce above-ground biomass, accumulate nutrients and mineralize N was studied in two coffee plantations of subsistence farmers under different climate conditions. The biomass production of C. mucunoides was influenced by the shade of the coffee plantation. C. mucunoides tended to mineralize more N than the other legumes due to the low polyphenol content and polyphenol/N ratio. In the first year, the crop establishment of A. pintoi in the area took longer than of the other legumes, resulting in lower biomass production and N2 fixation. In the long term, cellulose was the main factor controlling N mineralization. The biochemical characteristics, nutrient accumulation and biomass production of the legumes were greatly influenced by the altitude and position of the area relative to the sun.

Efeitos alelopáticos de extratos vegetais na germinação, colonização micorrízica e crescimento inicial de milho, soja e feijão

Restos vegetais e liteira podem interferir no desenvolvimento de plantas. Este trabalho objetivou avaliar os efeitos alelopáticos de extratos aquosos de Pinus sp., milheto (Pennisetum americanum (L.) Leeke) e mucuna (Stizolobium aterrimum Piper & Tracy) sobre a germinação, colonização micorrízica e crescimento inicial de milho (Zea mays L.), soja (Glycine max L.) e feijão (Phaseolus vulgaris L.). Os extratos foram elaborados utilizando folhas trituradas. O experimento in vitro empregou papel Germitest umedecido com extratos ou água destilada por sete dias. O experimento em casa de vegetação teve esquema fatorial 3 x 3 x 4, com quatro repetições: três espécies vegetais (soja, milho e feijão), três extratos aquosos (Pinus, milheto e mucuna) e quatro doses de extrato (0,0; 0,5; 1,0; e 2,0 kg L-1). O substrato foi Latossolo Vermelho coletado no município de Selvíria-MS, no bioma Cerrado. Após a semeadura, os vasos receberam, a cada cinco dias, por 45 dias, 50 mL dos extratos. Para a soja, extratos de mucuna e milheto diminuíram o comprimento do hipocótilo e da radícula e os de Pinus aumentaram esses comprimentos. Em feijão, o extrato de Pinus diminuiu o comprimento do hipocótilo e da radícula, mas os extratos de mucuna e milheto aumentaram-no. O extrato do milheto reduziu a percentagem e a velocidade de germinação em feijão. Todos os extratos reduziram a colonização micorrízica e o número de esporos de fungos micorrízicos arbusculares em soja, milho e feijão.

Decomposition and nutrient release of leguminous plants in coffee agroforestry systems

Leguminous plants used as green manure are an important nutrient source for coffee plantations, especially for soils with low nutrient levels. Field experiments were conducted in the Zona da Mata of Minas Gerais State, Brazil to evaluate the decomposition and nutrient release rates of four leguminous species used as green manures (Arachis pintoi, Calopogonium mucunoides, Stizolobium aterrimum and Stylosanthes guianensis) in a coffee agroforestry system under two different climate conditions. The initial N contents in plant residues varied from 25.7 to 37.0 g kg-1 and P from 2.4 to 3.0 g kg-1. The lignin/N, lignin/polyphenol and (lignin+polyphenol)/N ratios were low in all residues studied. Mass loss rates were highest in the first 15 days, when 25 % of the residues were decomposed. From 15 to 30 days, the decomposition rate decreased on both farms. On the farm in Pedra Dourada (PD), the decomposition constant k increased in the order C. mucunoides < S. aterrimum < S. guianensis < A. pintoi. On the farm in Araponga (ARA), there was no difference in the decomposition rate among leguminous plants. The N release rates varied from 0.0036 to 0.0096 d-1. Around 32 % of the total N content in the plant material was released in the first 15 days. In ARA, the N concentration in the S. aterrimum residues was always significantly higher than in the other residues. At the end of 360 days, the N released was 78 % in ARA and 89 % in PD of the initial content. Phosphorus was the most rapidly released nutrient (k values from 0.0165 to 0.0394 d-1). Residue decomposition and nutrient release did not correlate with initial residue chemistry and biochemistry, but differences in climatic conditions between the two study sites modified the decomposition rate constants.

Calibration of the century, apsim and ndicea models of decomposition and n mineralization of plant residues in the humid tropics

The aim of this study was to calibrate the CENTURY, APSIM and NDICEA simulation models for estimating decomposition and N mineralization rates of plant organic materials (Arachis pintoi, Calopogonium mucunoides, Stizolobium aterrimum, Stylosanthes guyanensis) for 360 days in the Atlantic rainforest bioma of Brazil. The models´ default settings overestimated the decomposition and N-mineralization of plant residues, underlining the fact that the models must be calibrated for use under tropical conditions. For example, the APSIM model simulated the decomposition of the Stizolobium aterrimum and Calopogonium mucunoides residues with an error rate of 37.62 and 48.23 %, respectively, by comparison with the observed data, and was the least accurate model in the absence of calibration. At the default settings, the NDICEA model produced an error rate of 10.46 and 14.46 % and the CENTURY model, 21.42 and 31.84 %, respectively, for Stizolobium aterrimum and Calopogonium mucunoides residue decomposition. After calibration, the models showed a high level of accuracy in estimating decomposition and N- mineralization, with an error rate of less than 20 %. The calibrated NDICEA model showed the highest level of accuracy, followed by the APSIM and CENTURY. All models performed poorly in the first few months of decomposition and N-mineralization, indicating the need of an additional parameter for initial microorganism growth on the residues that would take the effect of leaching due to rainfall into account.

Estabilidade de agregados de um latossolo vermelho degradado em recuperação com adubos verdes, calcário e gesso

A utilização incorreta dos solos e as grandes construções no meio rural vêm causando alterações no ambiente edafoclimático, o que torna os solos menos produtivos, aumentando assim as áreas degradadas. Tendo em vista esse problema, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a recuperação de um Latossolo Vermelho que se encontra há 17 anos com o uso de adubos verdes, calcário, gesso e braquiária. Foi utilizada a qualidade da estrutura como indicadora da recuperação do solo. O trabalho foi desenvolvido em delineamento experimental inteiramente casualizado, com nove tratamentos e quatro repetições. Os tratamentos foram: testemunha (solo mobilizado) até 1999, sendo depois implantada Brachiaria decumbens; mucuna-preta (Stizolobium aterrimum Piper & Tracy) até 1999, substituída por B. decumbens; guandu (Cajanus cajan (L.) Millsp) até 1994, substituído por feijão-de-porco (Canavalia ensiformis (L.)) e, a partir de 1999, por B. decumbens; calcário+mucuna-preta até 1999, substituído por B. decumbens; calcário+guandu até 1994, substituído por feijão-de-porco e, a partir de 1999, por B. decumbens; calcário+gesso+mucuna-preta até 1999, substituído por B. decumbens; calcário+gesso+guandu até 1994, substituído por feijão-de-porco e, partir de 1999, por B. decumbens; e duas testemunhas: solo exposto (sem técnica de recuperação) e vegetação nativa de Cerrado. Foi avaliada a estabilidade de agregados em água e o conteúdo de matéria orgânica nas camadas de 0-10, 10-20 e 20-40 cm. O solo vem sendo recuperado, e a qualidade da estrutura, comparada à condição natural de Cerrado, na camada de 0-10 cm foi mais alterada positivamente; os tratamentos que receberam calcário e gesso foram os melhores, e o teor de matéria orgânica nessa camada foi superior ao das demais. Abaixo da camada superficial do solo, os tratamentos estão agindo de forma semelhante. O solo exposto, em todas as camadas, apresentou-se com má qualidade da estrutura, avaliada pela estabilidade de agregados e pelo diâmetro médio ponderado.

Recovery of soil physical properties by green manure, liming, gypsum and pasture and spontaneous native species¹

Inadequate usage can degrade natural resources, particularly soils. More attention has been paid to practices aiming at the recovery of degraded soils in the last years, e.g, the use of organic fertilizers, liming and introduction of species adapted to adverse conditions. The purpose of this study was therefore to investigate the recovery of physical properties of a Red Latosol (Oxisol) degraded by the construction of a hydroelectric power station. In the study area, a soil layer about 8m thick had been withdrawn by heavy machines leading not only to soil compaction, but resulting in high-degree degradation. The experiment was arranged in a completely randomized design with nine treatments and four replications. The treatments consisted of: 1- soil mobilization by tilling (to ensure the effect of mechanical mobilization in all treatments) without planting, but growth of spontaneous vegetation; 2- Black velvet bean (Stizolobium aterrimum Piper & Tracy); 3- Pigeonpea (Cajanus cajan (L.) DC); 4- Liming + black velvet bean; 5-Liming + pigeonpea until 1994, when replaced by jack bean (Canavalia ensiformis); 6- Liming + gypsum + black velvet bean; 7- Liming + gypsum + pigeonpea until 1994, when replaced by jack bean; and two controls as reference: 8- Native Cerrado vegetation and 9- bare soil (no tilling and no planting), left under natural conditions and in this situation, without spontaneous vegetation. In treatments 1 through 7, the soil was tilled. Treatments were installed in 1992 and left unmanaged for seven years, until brachiaria (Brachiaria decumbens) was planted in all plots in 1999. Seventeen years after implantation, the properties soil macroporosity, microporosity, total porosity, bulk density and aggregate stability were assessed in the previously described treatments in the soil layers 0.00-0.10; 0.10-0.20 and 0.20-0.40 m, and soil Penetration Resistance and soil moisture in 0.00-0.15 and 0.15-0.30 m. The plants were evaluated for: brachiaria dry matter and spontaneous growth of native tree species in the plots as of 2006. Results were analyzed by variance analysis and Tukey´s test at 5 % for mean comparison. In all treatments, except for the bare soil (no recovery measures), ongoing recovery of the degraded soil physical properties was observed. Macroporosity, soil bulk density and total porosity were good soil quality indicators. The occurrence of spontaneous native species indicated the soil recovery process. The best adapted species was Machaerium acutifolium Vogel, with the largest number of plants and most advanced development; the dry matter production of B. decumbens in recovering soil was similar to normal conditions, evidencing soil recovery.

Plantas de cobertura e seus efeitos sobre o feijoeiro em plantio direto

O objetivo deste trabalho foi estimar o rendimento de matéria fresca, matéria seca e o acúmulo de nutrientes da fitomassa produzida por milheto (Pennisetum americanum (L.) Leek), sorgo (Sorghum bicolor (L.) Moench), milho (Zea mays L.), mucuna-preta (Stizolobium aterrimum) e feijão-de-porco (Canavalia ensiformis (L.) DC.), em cultivo exclusivo e consorciado, e seus efeitos sobre o feijoeiro (Phaseolus vulgaris L. cv. Carioca) em plantio direto. Os tratamentos consistiram no cultivo exclusivo das espécies e nos consórcios das gramíneas com as leguminosas. Utilizou-se o delineamento experimental em blocos casualizados, com quatro repetições. O sorgo em cultivo exclusivo apresenta maior produtividade de matéria fresca e, juntamente com o milheto exclusivo e o consórcio milheto e mucuna-preta, maior produtividade de matéria seca. Ocorre maior acúmulo de nutrientes no milheto exclusivo e consorciado com mucuna-preta. Posteriormente, realizou-se o plantio direto do feijoeiro, cujo rendimento de grãos é influenciado pelas diferentes palhadas das plantas de cobertura no sistema plantio direto, sendo mais afetado pela espécie produtora de palha do que pela sua forma de cultivo.

Nutrientes minerais na biomassa da parte aérea em culturas de cobertura de solo

O objetivo deste trabalho foi estimar as quantidades de nutrientes reciclados por cinco espécies vegetais utilizadas como culturas de cobertura do solo e que podem retornar ao solo pela mineralização da biomassa. Foram coletadas de vários experimentos amostras da matéria verde de aveia-preta (Avena strigosa Schreb), mucu-napreta (Stizolobium aterrimum Piper & Tracy), guandu (Cajanus cajan (L.) Millsp), tremoço (Lupinus albus L. e L. angustifolius L.) e ervilhaca (Vicia sativa L.). Foi estimado o rendimento de matéria seca e determinados os teores de N, P, K, Ca, Mg, Mn, Zn, Cu, e, a partir dessas concentrações, foram calculadas a média observada, a média estimada e o intervalo de confiança a 95% para cada nutriente dentro de cada classe de rendimento de matéria seca, em cada espécie vegetal. Os dados foram tabulados dentro de intervalos de classe de rendimento de matéria seca e apresentadas as quantidades estimadas de nutrientes minerais. Foram ajustadas equações para estimar as quantidades desses nutrientes. A aveia-preta e a ervilhaca reciclam grande quantidade de K, e a ervilhaca, a mucu-napreta, o tremoço e o guandu reciclam grande quantidade de N. Todas as espécies reciclam quantidades apreciáveis de Ca, Mg e micronutrientes, porém baixas quantidades de P. A rotação de culturas é um meio de implementar com sucesso o aumento das áreas de lavoura em semeadura direta.

Produção de palha e supressão de plantas daninhas por plantas de cobertura, no plantio direto do tomateiro

O objetivo deste trabalho foi avaliar a produção de palha, a capacidade de supressão de plantas daninhas e o efeito de plantas de cobertura do solo na produtividade do tomateiro rasteiro (Lycopersicon esculentum), em plantio direto. Os tratamentos avaliados foram: Crotalaria juncea, Stizolobium aterrimum, Pennisetum glaucum, C. juncea + P. glaucum, C. juncea + S. aterrimum, P. glaucum + S. aterrimum, plantas espontâneas e sem cobertura vegetal. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso, com quatro repetições. A produtividade do tomateiro não foi influenciada pelas culturas de cobertura. C. juncea apresentou maior competitividade que P. glaucum, quando semeados em consórcio, com maior acúmulo de matéria seca (63%). A espécie S. aterrimum apresentou desenvolvimento inicial lento e foi pouco competitiva em solos com elevada infestação de plantas daninhas. P. glaucum e C. juncea isoladas e consorciadas entre si ou com S. aterrimum produziram acima de 20 Mg ha-1 de matéria seca e reduziram a emergência e acúmulo de matéria seca de plantas daninhas, na cultura do tomateiro rasteiro.

Influência de leguminosas no controle de fitonematóides no cultivo orgânico de alface americana e de repolho

A demanda por produtos orgânicos é crescente devido às restrições ao uso dos agroquímicos sintéticos. Para verificar o efeito das plantas antagonistas no controle de fitonematóides na cultura da alface americana (Lactuca sativa) e do repolho (Brassica oleracea var. capitata), em cultivo orgânico, instalou-se um experimento na Universidade Federal de Lavras, no período de dezembro de 2001 a agosto de 2002. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados em esquema fatorial 4 x 2, com três repetições. O primeiro fator foi constituído pelas leguminosas mucuna-preta (Stizolobium aterrimum), feijão-de-porco (Canavalia ensiformis), crotalária (Crotalaria juncea) em cultivo orgânico e por uma testemunha (vegetação espontânea) em cultivo convencional. O segundo, pelas culturas de alface americana cultivar Raider e repolho, cultivar Kenzan. Os tratamentos foram constituídos por todos em cultivo orgânico e testemunha (vegetação espontânea) em cultivo convencional. As populações de Meloidogyne spp. e de Helicothylenchus dihystera foram avaliadas empregando-se a técnica de Jenkins. As amostras de solo utilizadas para quantificar os nematóides foram retiradas aos 45 dias após o plantio das leguminosas; aos 30 e 60 dias após o plantio da alface americana e aos 30, 60 e 90 dias após o plantio do repolho. A incorporação das leguminosas mucuna-preta e crotalária, em cultivo orgânico, reduziu a população de Meloidogyne spp. em 42 e 51%, respectivamente, nessas hortaliças. A leguminosa feijão-de-porco causou redução da população de nematóide apenas nas parcelas com repolho apos 90 dias.

Susceptibility of leguminous green manure species to Rhizoctonia solani and Sclerotium rolfsii

We studied the susceptibility of species used as green manure in common bean fields to root rot (Rhizoctonia solani) and southern blight (Sclerotium rolfsii). Seeds of Crotalaria breviflora, Canavalia ensiformis, Cajanus cajan, Dolichos lablab, Stizolobium cinereum, S. aterrimum, and the bean cvs. "Pérola", "Valente" and "Carnaval" were sown in soil infested by either R. solani AG-4 or S. rolfsii in greenhouse. The emergence of D. lablab seedlings in soil infested by R. solani dropped to 62%. C. breviflora, C. ensiformis and cv. "Valente" presented the lowest root rot severity. The pathogen S. rolfsii drastically reduced seedling emergence in all species; no C. cajan and S. cinereum seedling emerged. All plant species presented high southern blight severity. We conclude that leguminous crops are not suitable as green manure for areas of bean cultivation with high R. solani and S. rolfsii populations.

Decomposição de culturas de cobertura no sistema plantio direto, manejadas mecânica e quimicamente

O sistema plantio direto preconiza o uso de culturas de cobertura para produção de massa seca sobre o solo. O presente trabalho teve por objetivo estudar a produção e a taxa de decomposição de duas coberturas vegetais - crotalária juncea (Crotalária juncea L.) e mucuna-cinza (Stilozobium niveum L) - em três sistemas de manejo (rolo-faca, triturador de palhas e herbicida), e a capacidade de campo efetiva dos manejos. O experimento foi realizado na área do Laboratório de Máquinas e Mecanização Agrícola (LAMMA), do Departamento de Engenharia Rural, UNESP, Jaboticabal - SP, com delineamento em blocos ao acaso, em esquema fatorial 3x2, originando seis tratamentos, com quatro repetições. Foram analisadas as produções de massa seca das culturas de cobertura antes e após o manejo, a velocidade de deslocamento e a capacidade de campo efetiva para cada conjunto (trator-equipamento). As análises dos valores obtidos permitiram verificar que o fator manejo não interfere na decomposição da massa seca das coberturas vegetais e que as duas culturas de cobertura apresentaram massas semelhantes aos 30; 70 e 125 dias após a semeadura, diferindo aos 97 dias, época na qual a crotalária apresentou maior quantidade de massa seca. Aos 30; 51 e 71 dias após o manejo, as massas secas das culturas foram semelhantes. O manejo com herbicida apresentou maior capacidade de campo efetiva.