Alterações em algumas propriedades de um latossolo degradado com uso de lodo de esgoto e resíduos orgânicos

A recuperação de áreas muito impactadas, como as oriundas da construção de hidrelétricas, é um processo lento e, usualmente, requer a adição de resíduos orgânicos, como fonte de matéria orgânica, e de nutrientes, como condicionador das propriedades do solo. O objetivo deste trabalho foi verificar o efeito da adição de lodo de esgoto e resíduos orgânicos (maravalha e torta de filtro de cana-de-açúcar) sobre o crescimento de duas espécies arbóreas de Cerrado na recuperação de um subsolo de uma área degradada pela construção da Usina Hidrelétrica de Ilha Solteira, localizada em Selvíria - MS. O experimento foi conduzido em casa de vegetação em delineamento experimental inteiramente casualizado, com oito tratamentos, seis repetições e uma planta por repetição, para cada planta-teste. Cada repetição (saco plástico) teve 3,3 L e as proporções em volume da mistura de cada resíduo foram de: 30 % de lodo de esgoto, 20 % de torta de filtro e 10 % de maravalha de madeira. Foram mensuradas a fertilidade, a micorrização, a atividade microbiana (C-CO2 liberado) do subsolo, a massa do sistema radicular e parte aérea e a altura de plantas de duas espécies nativas do Cerrado [monjoleiro (Acacia polyphylla DC.) e jatobá-do-Cerrado (Hymenaea stigonocarpa Mart)]. Os tratamentos com lodo de esgoto proporcionaram maior atividade microbiana no substrato e maior crescimento para as duas espécies arbóreas. A presença do lodo de esgoto promoveu melhora na fertilidade do subsolo, com aumento dos teores de matéria orgânica, P, K, Ca e Mg. A matéria orgânica e o P tiveram seus teores elevados nos tratamentos com mistura de lodo de esgoto e demais resíduos. Os resultados permitem concluir que as misturas contendo lodo associado a resíduos promoveram melhores incrementos na qualidade do subsolo, com perspectivas de sua recuperação.

Mineralização de nitrogênio e carbono em solos sob plantações de eucalipto, em uma sequência de idades

A estimativa da mineralização de N e de C é essencial no desenvolvimento de práticas que maximizem a eficiência no uso de N, especialmente no caso do eucalipto, que apresenta baixa magnitude de resposta à fertilização nitrogenada. Foram estimadas as taxas de mineralização de N e de C e avaliados os potenciais de mineralização de N e de C de solos sob plantações de eucalipto de 1, 3, 5 e 13 anos de idade, crescendo sob condições edafoclimáticas semelhantes. Amostras de solo foram coletadas na profundidade de 0-10 cm, em novembro de 2003. Essas amostras foram incubadas por períodos sucessivos de 1, 1, 1, 2, 2, 4, 4 e 4 semanas, totalizando 19 semanas, sob condições aeróbias, em laboratório. O N mineralizado das amostras incubadas foi extraído periodicamente e determinado por colorimetria, e o C mineralizado, por titulação após liberação de C-CO2 a cada período de incubação. O valor médio de N mineralizado acumulado (Nm) foi de 58 mg kg-1 de N no solo e não diferiu significativamente entre as idades. As quantidades de N potencialmente mineralizável (No) variaram de 58 a 87 mg kg-1, o que representou 3,4 a 5,2 % do N total do solo (Nt), tomando por base a razão No:Nt. A forma predominante de N mineral em todas as idades foi o N-NH4+. As quantidades totais de C mineralizado (Cm) diferiram significativamente entre as idades, variando de 606 a 1.122 mg kg-1 de C no solo. O C potencialmente mineralizável (Co) dos solos foi, em média, de 862 mg kg-1 de C-CO2, o que representou 3,4 % do C orgânico do solo (Corg), de acordo com a razão Co:Corg. A taxa e o potencial de mineralização de C e N não foram influenciados pela idade das plantações do eucalipto. As reservas de N potencialmente mineralizável dos solos seriam suficientes para atender à demanda de N pelo eucalipto em rotações futuras.

Microbial and enzymatic activity in soil after organic composting

Microbial activity and biochemical properties are important indicators of the impact of organic composting on soil. The objective of this study was to evaluate some indicators of soil microbial and biochemical processes after application of compost (household waste). A Typic Acrustox, sampled at a depth of 10 cm under Cerrado biome vegetation, was evaluated in three treatments: control (soil without organic compost amendment) and soil with two doses of domestic organic compost (10 and 20 g kg-1 soil). The following properties were evaluated: released C (C-CO2): microbial respiration 15 days after incubation; microbial biomass C (MBC); total glucose (TG); metabolic quotient (qCO2); and enzyme activity of β-glucosidase and acid and alkaline phosphatase. The application of household compost, at doses of 10 and 20 g kg-1 Typic Acrustox, resulted in significant gains in microbial activity, organic C and C stock, as evidenced by increased MBC and TG levels. On the other hand, qCO2 decreases indicated greater microbial diversity and more efficient energy use. The addition of compost, particularly the 20 g kg-1 dose, strongly influenced the enzyme β-glucosidase and phosphatase (acid and alkaline). The β-glucosidase activity was significantly increased and acid phosphatase activity increased more than the alkaline. The ratio of β-glucosidase to MBC was greater in the control than in the composted treatments which suggests that there were more enzymes in the control than in the substrate or that the addition of compost induced a great MBC increase.

Carbon stock and its compartments in a subtropical oxisol under long-term tillage and crop rotation systems

Soil organic matter (SOM) plays a crucial role in soil quality and can act as an atmospheric C-CO2 sink under conservationist management systems. This study aimed to evaluate the long-term effects (19 years) of tillage (CT-conventional tillage and NT-no tillage) and crop rotations (R0-monoculture system, R1-winter crop rotation, and R2- intensive crop rotation) on total, particulate and mineral-associated organic carbon (C) stocks of an originally degraded Red Oxisol in Cruz Alta, RS, Southern Brazil. The climate is humid subtropical Cfa 2a (Köppen classification), the mean annual precipitation 1,774 mm and mean annual temperature 19.2 ºC. The plots were divided into four segments, of which each was sampled in the layers 0-0.05, 0.05-0.10, 0.10-0.20, and 0.20-0.30 m. Sampling was performed manually by opening small trenches. The SOM pools were determined by physical fractionation. Soil C stocks had a linear relationship with annual crop C inputs, regardless of the tillage systems. Thus, soil disturbance had a minor effect on SOM turnover. In the 0-0.30 m layer, soil C sequestration ranged from 0 to 0.51 Mg ha-1 yr-1, using the CT R0 treatment as base-line; crop rotation systems had more influence on soil stock C than tillage systems. The mean C sequestration rate of the cropping systems was 0.13 Mg ha-1 yr-1 higher in NT than CT. This result was associated to the higher C input by crops due to the improvement in soil quality under long-term no-tillage. The particulate C fraction was a sensitive indicator of soil management quality, while mineral-associated organic C was the main pool of atmospheric C fixed in this clayey Oxisol. The C retention in this stable SOM fraction accounts for 81 and 89 % of total C sequestration in the treatments NT R1 and NT R2, respectively, in relation to the same cropping systems under CT. The highest C management index was observed in NT R2, confirming the capacity of this soil management practice to improve the soil C stock qualitatively in relation to CT R0. The results highlighted the diversification of crop rotation with cover crops as a crucial strategy for atmospheric C-CO2 sequestration and SOM quality improvement in highly weathered subtropical Oxisols.

Carbon balance and crop residue management in dynamic equilibrium under a no-till system in Campos Gerais

The adoption of no-tillage systems (NT) and the maintenance of crop residues on the soil surface result in the long-term increase of carbon (C) in the system, promoting C sequestration and reducing C-CO2 emissions to the atmosphere. The purpose of this study was to evaluate the C sequestration rate and the minimum amount of crop residues required to maintain the dynamic C equilibrium (dC/dt = 0) of two soils (Typic Hapludox) with different textural classes. The experiment was arranged in a 2 x 2 x 2 randomized block factorial design. The following factors were analyzed: (a) two soil types: Typic Hapludox (Oxisol) with medium texture (LVTM) and Oxisol with clay texture (LVTA), (b) two sampling layers (0-5 and 5-20 cm), and (c) two sampling periods (P1 - October 2007; P2 - September 2008). Samples were collected from fields under a long-term (20 years) NT system with the following crop rotations: wheat/soybean/black oat + vetch/maize (LVTM) and wheat/maize/black oat + vetch/soybean (LVTA). The annual C sequestration rates were 0.83 and 0.76 Mg ha-1 for LVTM and LVTA, respectively. The estimates of the minimum amount of crop residues required to maintain a dynamic equilibrium (dC/dt = 0) were 7.13 and 6.53 Mg ha-1 year-1 for LVTM and LVTA, respectively. The C conversion rate in both studied soils was lower than that reported in other studies in the region, resulting in a greater amount of crop residues left on the soil surface.

Industrial and urban organic wastes increase soil microbial activity and biomass

Microbial processes have been used as indicators of soil quality, due to the high sensitivity to small changes in management to evaluate, e.g., the impact of applying organic residues to the soil. In an experiment in a completely randomized factorial design 6 x 13 + 4, (pot without soil and residue or absolute control) the effect of following organic wastes was evaluated: pulp mill sludge, petrochemical complex sludge, municipal sewage sludge, dairy factory sewage sludge, waste from pulp industry and control (soil without organic waste) after 2, 4, 6, 12, 14, 20, 28, 36, 44, 60, 74, 86, and 98 days of incubation on some soil microbial properties, with four replications. The soil microbial activity was highly sensitive to the carbon/nitrogen ratio of the organic wastes. The amount of mineralized carbon was proportional to the quantity of soil-applied carbon. The average carbon dioxide emanating from the soil with pulp mill sludge, corresponding to soil basal respiration, was 0.141 mg C-CO2 100 g-1 soil h-1. This value is 6.4 times higher than in the control, resulting in a significant increase in the metabolic quotient from 0.005 in the control to 0.025 mg C-CO2 g-1 Cmic h-1 in the soil with pulp mill sludge. The metabolic quotient in the other treatments did not differ from the control (p < 0.01), demonstrating that these organic wastes cause no disturbance in the microbial community.

Organic acid adsorption and mineralization in oxisols with different textures

Organic acids play an important role in the nutritional conditions of plants. Their relevance is related to their formation dynamics, mineralization rate and adsorption by soil colloids. This study was carried out to evaluate the dynamics of mineralization and adsorption of organic acid (acetic acid - AA, citric acid - CA and humic acid - HA) applied to the soil. Samples of two Oxisols were used: Rhodic Haplustox (LV) and Typic Haplustox (LVA). The mineralization experiment was arranged in a 2 x 3 x 5 factorial design, based on the factors: two soils (LV and LVA) x three organic acid (OA) types (AA, CA and HA) x five OA rates (0, 1, 2, 4, and 8 mmol dm-3). Organic carbon mineralization in samples was measured by the C-CO2 efflux, produced by the microbial activity, in a 30-day (measurements after 4, 8, 12, 21, and 30 days) and in a 4-day experiment (measured after 24, 48, 72 and 96 h). Organic acid adsorption was tested in a 2 x 2 x 5 x 4 factorial design, with the factors and levels: two Oxisols; two organic acids (AA and CA); five OA rates (0, 1, 2, 4, and 8 mmol dm-3) and four adsorption periods (6, 24, 48, and 72 h). The C-CO2 production of soil treated with CA was highest. In the adsorption experiment, the affinity of CA to soil adsorption sites was greatest. The adsorption of organic acids to soils may be an important mechanism by which bioavailability and thus mineralization capacity by microbial activity are reduced.

Nitrogênio, carbono e compactação do solo como fatores limitantes do processo de recuperação de matas ciliares

A recuperação de áreas de floresta, principalmente de matas ciliares, tornou-se fator-chave para a adequação ambiental da agricultura, com o propósito de proteger os recursos hídricos e a biota. Entretanto, o cultivo agrícola tradicional, além de ter alterado a ciclagem de nutrientes com a perda de matéria orgânica, biomassa e atividade microbiana, causou também a compactação do solo, o que influencia a posterior implantação de reflorestamentos. O objetivo deste trabalho foi identificar quais atributos do solo (físicos, químicos e microbiológicos) mais influenciam o teor de C, N, P e umidade da serapilheira em áreas de mata ciliar com diferentes idades de recuperação (20, 10 e cinco anos), em comparação com uma área nativa (NT). A partir da ANOVA e dos testes de médias (Duncan) e correlação (Pearson), foram verificados quais atributos acompanham o tempo de recuperação e qual a relação entre eles. A análise multivariada de partição da inércia a partir da análise de redundância (pRDA) foi feita a fim de identificar quais atributos do solo foram mais importantes para discriminar entre as áreas, com base nos teores de C, N, P e umidade da serapilheira encontrados nessas áreas. Maior relação C/N da serapilheira foi encontrada nas áreas de 20 (26,8) e de cinco (29,9) anos. Entre os atributos microbiológicos avaliados, observou-se que a respiração basal do solo (C-CO2), o carbono da biomassa microbiana (CBM) e a atividade das enzimas desidrogenase e urease foram diretamente proporcionais ao aumento da idade das áreas. O C e N totais do solo, o N-NO3, o nitrogênio da biomassa microbiana (NBM), a atividade das enzimas desidrogenase e urease, bem como a macroporosidade correlacionaram-se positivamente e a microporosidade, negativamente, com o C e N da serapilheira. A partir da pRDA, o NBM e o carbono total do solo foram os atributos mais importantes para explicar o teor de N e C da serapilheira; a explicação compartilhada foi mais da metade de toda a explicação observada ou 28,2 %. A melhoria das condições físicas do solo e a adição de matéria orgânica que resultam na formação de uma serapilheira mais rica em N pode ser uma forma de melhorar as condições microbiológicas e químicas do solo e de acelerar o processo de recuperação.

Indicadores biológicos de dois solos com a incorporação de subproduto da agroindústria de café

A adição de subprodutos orgânicos ao solo pode ocasionar mudanças na dinâmica da matéria orgânica dele, influenciando a atividade e utilização do carbono pelos microrganismos presentes nele. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da aplicação de doses crescentes de subproduto da agroindústria de café nos atributos biológicos de dois solos com textura distinta, em diferentes tempos de incubação. O delineamento experimental foi em blocos casualizados, em esquema fatorial 2 × 8, sendo dois solos e oito doses de subproduto de café, com cinco repetições. Foram realizadas coletas de subamostras dos solos aos 30, 60, 90 e 125 dias após a incorporação do subproduto nesses. Nessas datas foram avaliados o carbono microbiano (C-CBM), a respiração basal microbiana (RBM) e o carbono orgânico total (COT). A adição do subproduto do café proporcionou aumentos nos valores de C-CBM, C-CO2 e COT dos dois solos utilizados. A maior atividade microbiana ocorreu no período de 30 dias, com maior liberação de C-CO2; o COT foi superior no solo argiloso por ele permitir maior proteção dos compostos orgânicos à decomposição pelos microrganismos.

DECOMPOSIÇÃO DE RESÍDUOS DE CULTURAS E MINERALIZAÇÃO DE NUTRIENTES EM SOLO COM DIFERENTES TEXTURAS

RESUMO A sustentabilidade dos sistemas conservacionistas de produção agrícola está intimamente ligada ao retorno dos nutrientes ao solo, por meio da decomposição dos resíduos vegetais. O objetivo deste estudo foi avaliar a decomposição de resíduos culturais e a mineralização de nutrientes em solos com diferentes texturas ao longo de 175 dias de incubação. Os tratamentos consistiram em fatorial 6 x 4 x 5, inicialmente composto por seis tratamentos, sendo quatro resíduos culturais: milho, braquiária, feijão, estilosantes e dois controles, ambos sem resíduo e um com adição de fontes inorgânicas dos nutrientes; quatro diferentes texturas formadas a partir de um mesmo solo e cinco tempos de avaliação após o início da incubação: 0, 25, 75, 125 e 175 dias. Utilizou-se delineamento inteiramente casualizado, com quatro repetições. Ao longo do experimento, avaliaram-se a liberação de C-CO2, taxa de decomposição e cinética de mineralização do N, P, K, Ca, Mg, S, Zn e Cu dos resíduos. A textura do solo não influenciou a liberação de C-CO2, a massa seca remanescente e a mineralização dos nutrientes dos resíduos culturais. Os resíduos de estilosantes e de braquiária apresentaram maior liberação de C-CO2 e redução de massa seca que os demais resíduos. A mineralização do N, P e S ocorreu de forma inversa às relações C/N, C/P e C/S. A decomposição dos resíduos culturais foi regulada pelos teores de N e extrativos solúveis em água; e a mineralização de macronutrientes, pelos seus respectivos conteúdos iniciais nos resíduos.

Análise multivariada de atributos do solo em sistemas convencional e orgânico de produção de maçãs

Este estudo foi conduzido em pomares de maçãs nos sistemas de manejo convencional e orgânico, com o objetivo de identificar diferenças entre os dois sistemas de produção, com base em atributos microbiológicos e químicos do solo, por meio de métodos multivariados, como a análise canônica discriminante (ACD) e a análise de correlação canônica (ACC). Em ambos os pomares, foram feitas amostragens em 24 plantas distribuídas em uma grade de 45x54 m, em duas épocas, para a quantificação de teores de carbono da biomassa microbiana (CBM), carbono orgânico total do solo (COT), nitrogênio da biomassa microbiana (NBM), nitrogênio total do solo (NT), relação CBM:COT, relação NBM:NT, respiração basal (C-CO2) e quociente metabólico (qCO2), além da determinação de atributos químicos destes solos. A ACD identificou o CBM como o atributo microbiológico mais importante pela análise multivariada, na separação entre os pomares, seguido do qCO2 e da relação NBM:NT. Atributos microbiológicos e químicos relacionados ao carbono foram mais sensíveis às variações entre os sistemas do que os relacionados ao nitrogênio. Houve alta correlação canônica entre os atributos microbiológicos e químicos do solo nos pomares, com destaque para o CBM, entre os atributos biológicos, e para o pH H2O e alumínio, entre os atributos químicos.

Soil biological attributes in pastures of different ages in a crop-livestock integrated system

The objective of this work was to evaluate the effect of the pasture (Urochloa brizantha) component age on soil biological properties, in a crop-livestock integrated system. The experiment was carried out in a Brazilian savannah (Cerrado) area with 92 ha, divided into six pens of approximately 15 ha. Each pen represented a different stage of the pasture component: formation, P0; one year, P1; two years, P2; three years, P3; and final with 3.5 years, Pf. Samples were taken in the 0-10 cm soil depth. The soil biological parameters - microbial biomass carbon (MBC), microbial biomass respiration (C-CO2), metabolic quotient (qCO2), microbial quotient (q mic), and total organic carbon (TOC) - were evaluated and compared among different stages of the pasture, and between an adjacent area under native Cerrado and another area under degraded pasture (PCD). The MBC, q mic and TOC increased and qCO2 reduced under the different pasture stages. Compared to PCD, the pasture stages had higher MBC, q mic and TOC, and lower qCO2. The crop-livestock integrated system improved soil microbiological parameters and immobilized carbon in the soil in comparison to the degraded pasture.

Mineralização e efeitos de biocarvão de cama de frangosobre a capacidade de troca catiônica do solo

O objetivo deste trabalho foi caracterizar o processo de mineralização do C em amostras de cama de frango e de seu respectivo biocarvão, além de determinar a capacidade de troca catiônica (CTC) e as taxas de mineralização do C nos solos tratados com cama de frango e biocarvão. A mineralização do C foi avaliada em experimento com quantificação do C-CO2 liberado a partir de incubação (64 dias) de misturas de solo com cama de frango e de solo com biocarvão, em doses equivalentes a 0, 1.000, 2.000, 4.000 e 8.000 mg kg-1 de C. Ao final da incubação, determinaram-se, nas amostras de solo, o teor de C, o pH e a CTC. A mineralização do C dos materiais obedeceu à cinética química de primeira ordem. Os fluxos de C-CO2 foram mais intensos dos 20 aos 40 dias de incubação, seguidos da redução desses fluxos até a estabilização no tempo. As taxas de mineralização do C da cama de frango e de seu biocarvão foram respectivamente de 49,7 e 5,1%. Incrementos da CTC foram observados nos tratamentos com biocarvão, em consequência da elevação do pH, e, em ambos os materiais, em consequência de alterações do teor de C no solo.

Caracterização potenciométrica de substâncias húmicas extraídas de solos da Antártica Marítima

Monitoring of soil carbon storage may indicate possible effects of climate change on the terrestrial environment and it is therefore necessary to understand the influence of redox potential and chemical characteristics of humic substances (HS) of Antarctic soil. Five soils from King George Island were used. HS were extracted, quantified and characterized by potentiometry and the content of total carbon and nitrogen determined. HS of these soils had greater aliphatic character, low content of phenolic groups, lower acidity and lower formal standard electrode potential, compared to HS of soils from other regions, suggesting they are more likely to be oxidized.

Atividade microbiana do solo em sistemas agroflorestais, monoculturas, mata natural e área desmatada

Este trabalho foi desenvolvido na Unidade Agroflorestal da Companhia Mineira de Metais (CMM), em Vazante, Estado de Minas Gerais, com o objetivo de estudar a atividade microbiana em diferentes ecossistemas, como sistemas agroflorestais (SAFs), monoculturas, área desmatada e mata natural, utilizando os métodos da respirometria no laboratório e da medida não-instantânea da taxa de evolução de CO2 no campo. A atividade biológica apresentou valores acumulados das taxas de respiração do solo, aos 20 dias, de 3,56 a 6,03 meq C-CO2/100 g de solo no laboratório e de 165,16 a 559,37 mg CO2/m-2.h no campo, na área desmatada e na mata nativa, respectivamente. Em ambos os ensaios, a atividade foi maior na mata nativa e nas pastagens, tanto em monocultivo quanto em SAFs. A atividade microbiana foi maior em SAF com arroz e eucalipto do que em arroz em monocultivo, pelo método no campo.