Avaliação de procedimentos de extração dos óxidos de ferro pedogênicos com ditionito-citrato-bicarbonato de sódio

Em 20 amostras hematíticas e goethíticas de horizontes B latossólicos, uma de B plíntico, uma de B incipiente e uma de saprolito, foram avaliados dois procedimentos de extração de óxidos de ferro pedogênicos (Fe d) por ditionito-citrato-bicarbonato de sódio (DCB). O procedimento a 80 ºC (DCB80) extraiu aproximadamente 90 % do Fe d na primeira extração e praticamente a totalidade do mesmo na segunda extração, sendo mais efetivo que o procedimento a temperatura ambiente (DCB20), o qual teve sua eficiência reduzida com o aumento da substituição isomórfica de Fe3+ por Al3+ na goethita. A substituição isomórfica de Fe3+ por Al3+ na goethita determinada por DCB80 superestimou os valores determinados por DRX conforme aumentaram as extrações. Em amostras hematíticas, esta estimativa foi prejudicada pela presença de maghemita que dissolveu juntamente com a hematita.

Variabilidade de goethita e hematita via dissolução redutiva em solos de região tropical e subtropical

Dezenove amostras de horizontes B latossólicos, uma de B plíntico, uma de B incipiente e uma de horizonte Cr foram submetidas a dissoluções seletivas da goethita e da hematita por ditionito-citratro-bicarbonato de sódio a 20 ºC em intervalos de tempo entre 5 e 3.840 minutos. O diâmetro médio do cristal (DMC), área superficial específica (ASE) e substituição do ferro por Al (substituição por Al3+) da goethita e da hematita nas amostras foram estimados, por difratometria de raios X (DRX), em subamostras não tratadas e em subamostras tratadas selecionadas ao longo das dissoluções seletivas. O controle das fases de goethita e hematita que persistiram após cada etapa da dissolução seletiva foi realizado pelo método da difratometria diferencial de raios X (DDRX). A cinética dissolutiva dos cristais foi descrita por meio da segmentação das curvas de dissolução do ferro no tempo em intervalos em que o comportamento dissolutivo foi linear. As taxas de dissolução nos diferentes segmentos lineares foram estimadas a partir do coeficiente angular da reta relativa a cada segmento. Em amostras goethíticas latossólicas, a metodologia discriminou diferentes fases de goethita (populações heterogêneas) quanto à substituição por Al3+, DMC e ASE e ofereceu condições para classificar o grau de estabilidade da goethita em baixa, média, alta e muito alta estabilidade. Amostras goethíticas oriundas de ambientes pedogênicos jovens e amostras hematíticas latossólicas caracterizaram-se pela maior homogeneidade de seus cristais, classificados como de baixa e média estabilidade. Nas amostras goethíticas, a proporção de cristais com maior estabilidade (alta substituição por Al3+ e cristalinidade) em cada população mostrou associação positiva com a proporção de gibbsita em relação a caulinita nas amostras. A hematita apresentou menor resistência à dissolução por redução em relação à goethita, exceto quando a última combinou baixa substituição por Al3+ e alta ASE. A caracterização de populações heterogêneas de goethita pode ampliar a utilização deste óxido como indicador de processos pedogênicos em solos poligenéticos, bem como contribuir para um melhor entendimento do comportamento químico e físico desses solos.

Cristallochemical characterization of synthetic Zn-substituted maghemites (g-Fe2-xZn xO3)

Maghemite (g-Fe2O3) is the most usually found ferrimagnetic oxide in red basalt-derived soils. The variable degrees of ionic substitution of Fe3+ for different metals (e.g. Ti4+, Al3+, Mg2+, Zn2+, and Mn2+) and non-metals in the maghemite structure influence some cristallochemical features of this iron oxide. In this study, synthetic Zn-substituted maghemites were prepared by co-precipitation in alkaline aqueous media of FeSO4.7H2O with increasing amounts of ZnSO4.7H2O to obtain the following sequence of Fe3+ for Zn2+ substitutions: 0.0, 0.025, 0.05, 0.10, 0.15, 0.20, and 0.30 mol mol-1. The objective of this work was to evaluate the cristallochemical alterations of synthetic Zn-substituted maghemites. The dark black synthetic precipitated material was heated to 250 °C during 4 h forming a brownish maghemite that was characterized by chemical analysis as well as X ray diffraction (XRD), specific surface area and mass-specific magnetic susceptibility. The isomorphic substitution levels observed were of 0.0013, 0.0297, 0.0590, 0.1145, 0.1764, 0.2292 and 0.3404 mol mol-1, with the formation of a series of maghemites from Fe2Zn0O3 to Fe(1.49)Zn(0.770)O3 . The increase in Fe3+ for Zn2+ substitution, [Zn mol mol-1] increased the dimension a0 of the cubic unit cells of the studied maghemites according to the regression equation: a0 = 0.8343 + 0.02591Zn (R² = 0.98). On the other hand, the mean crystallite dimension and mass-specific magnetic susceptibility of the studied maghemites decreased with increasing isomorphic substitution.

Reversibilidade de fósforo não-lábil em solos submetidos à redução microbiana e química: II - extrações sucessivas do fósforo pela resina de troca aniônica

A formação de P não-lábil a partir de formas lábeis, adsorvidas aos oxihidróxidos de Fe e Al, é razão para o baixo efeito residual da fertilização fosfatada em solos tropicais. A reversibilidade do P não-lábil para formas lábeis nesses solos pode ser favorecida pela redução do Fe3+ e, ou, pela diminuição da atividade dos oxihidróxidos de Fe e Al. Neste trabalho, objetivou-se avaliar a adsorção e dessorção de P, sua transformação em não-lábil e reversibilidade dessa forma em amostras de solos submetidas à redução microbiana ou química. Para isso, amostras de 11 solos foram homogeneizadas com 300 mg kg-1 de P na forma de NaH2PO4 em solução, incubadas por 30 dias e, então, submetidas a dez extrações sucessivas de P com resina de troca aniônica (RTA) (tratamento sem redução). Em seguida, outras amostras dos solos foram submetidas à ambiente redutor em solução de sacarose 0,1 mol L-1 com posterior aplicação da doses de P (300 mg kg-1) e as dez extrações sucessivas de P (tratamento redução microbiana). Depois, outras amostras foram reduzidas/complexadas com oxalato de amônio (Ox) ou com citrato-ditionito-bicarbonato (CDB), e os solos/resíduos receberam a mesma dose de P dos experimentos anteriores. Foram então incubados por 30 dias e submetidos às extrações sucessivas com RTA (tratamento redução química). A capacidade máxima de adsorção de P (CMAP) dos solos mostrou-se mais dependente da goethita (com 70,8 % de contribuição para seu valor) do que da gibbsita (com contribuição de 29,2 %). A correlação negativa entre os teores de P obtidos na segunda extração com a RTA, nos solos em condição natural, sem redução, e os teores de gibbsita sugere que este, e não a goethita, é o oxihidróxido responsável pela maior restrição à dessorção do P. Os valores de CMAP, estimados por meio do P remanescente (P-rem), mostraram, nas amostras submetidas ao tratamento com redução microbiana, pequena alteração para o grupo dos solos menos oxídicos, com menor CMAP. Todavia, nos solos mais oxídicos, com maior CMAP, o efeito prévio da sacarose foi o aumenta do P-rem (diminuição da CMAP) 10 vezes em relação aos solos para o tratamento sem redução. Entretanto, a redução gerada pela sacarose não alterou a dessorção do P anteriormente adsorvido. A expectativa de que ocorreria significativa reversibilidade de P não-lábil com a redução microbiana ou química dos solos não se concretizou, demonstrando a grande estabilidade dessas formas.

Biomass production and phosphorus use of forage grasses fertilized with two phosphorus sources

A major constraint to agricultural production in acid soils of tropical regions is the low soil P availability, due to the high adsorption capacity, low P level in the source material and low efficiency of P uptake and use by most of the modern varieties grown commercially. This study was carried out to evaluate the biomass production and P use by forage grasses on two soils fertilized with two P sources of different solubility. Two experiments were carried out, one for each soil (Cambisol and Latosol), using pots filled with 4 dm³ soil in a completely randomized design and a 4 x 2 factorial scheme. The treatments consisted of a combination of four forage plants (Brachiaria decumbens, Brachiaria brizantha, Pennisetum glaucum and Sorghum bicolor) with two P sources (Triple Superphosphate - TSP and Arad Reactive Phosphate - ARP), with four replications. The forage grasses were harvested at pre-flowering, when dry matter weight and P concentrations were measured. Based on the P concentration and dry matter production, the total P accumulation was calculated. With these data, the following indices were calculated: the P uptake efficiency of roots, P use efficiency, use efficiency of available P, use efficiency of applied P and agronomic efficiency. The use of the source with higher solubility (TSP) resulted, generally, in higher total dry matter and total P accumulation in the forage grasses, in both soils. For the less reactive source (ARP), the means found in the forage grasses, for use efficiency and efficient use of available P, were always higher when grown in Latosol, indicating favorable conditions for the solubility of ARP. The total dry matter of Brachiaria brizantha was generally higher, with low P uptake, accumulation and translocation, which indicated good P use efficiency for both P sources and soils. The forage plants differed in the P use potential, due to the sources of the applied P and of the soils used. Less than 10 % of the applied P was immobilized in the forage dry matter. Highest values were observed for TSP, but this was not reflected in a higher use efficiency of P from this source.

Dinâmica da emissão de metano em solos sob cultivo de arroz irrigado no sul do Brasil

Solos de várzea sob cultivo de arroz irrigado contribuem com aproximadamente 18 % das emissões totais de metano (CH4) do Estado do Rio Grande do Sul. Entretanto, a liberação de CH4 depende do curso de redução de cada solo. O objetivo do presente estudo foi avaliar a dinâmica da emissão desse gás de efeito estufa (GEE) em seis solos: Gleissolo (2), Planossolo (2), Chernossolo e Neossolo, representativos do cultivo de arroz irrigado no Sul do Brasil, visando identificar também sua relação com propriedades do solo e as alterações eletroquímicas da solução após o alagamento. O experimento foi realizado em casa de vegetação, com três repetições, segundo delineamento de blocos casualizados. Os solos foram dispostos em vasos de PVC mantidos com uma lâmina de água de 10 cm de altura e cultivados com arroz. A avaliação das emissões de CH4 foi realizada semanalmente, do 3º ao 66º dia após o alagamento (DAA) do solo, com o auxílio de uma câmara de PVC acoplada ao topo dos vasos. As amostras de ar foram coletadas em quatro intervalos de 5 min, para estimativa das taxas de emissão de CH4. A solução do solo também foi coletada e caracterizada. O início da emissão de CH4 variou entre os solos e, normalmente, ocorreu após a quase total redução do Fe3+ (em torno de 90 % da maior liberação de Fe2+) e estabilização dos valores de pH e de Eh da solução. A emissão total de CH4 variou de 8,5 a 44,2 g m-2 e apresentou relação sigmoidal com os teores de C orgânico dos solos (r²=0,83, p < 0,05), sugerindo que a disponibilidade de C somente foi limitante para o processo de metanogênese em teores inferiores a 8 g kg-1 de C no solo. Os resultados mostram que a dinâmica e as quantidades totais de CH4 emitidas são influenciadas pelo tipo de solo e que esforços devem ser direcionados para determinação dos fatores de emissão de CH4 para os diferentes solos representativos da produção de arroz no Sul do Brasil, bem como na avaliação do efeito de práticas agrícolas na mitigação das emissões desse GEE nos diferentes solos.

Phosphatase activity in sandy soil influenced by mycorrhizal and non-mycorrhizal cover crops

Cover crops may difffer in the way they affect rhizosphere microbiota nutrient dynamics. The purpose of this study was to evaluate the effect of mycorrhizal and non-mycorrhizal cover crops on soil phosphatase activity and its persistence in subsequent crops. A three-year experiment was carried out with a Typic Quartzipsamment. Treatments were winter species, either mycorrhizal black oat (Avena strigosa Schreb) or the non-mycorrhizal species oilseed radish (Raphanus sativus L. var. oleiferus Metzg) and corn spurry (Spergula arvensis L.). The control treatment consisted of resident vegetation (fallow in the winter season). In the summer, a mixture of pearl millet (Pennisetum americanum L.) with sunnhemp (Crotalaria juncea L.) or with soybean (Glycine max L.) was sown in all plots. Soil cores (0-10 cm) and root samples were collected in six growing seasons (winter and summer of each year). Microbial biomass P was determined by the fumigation-extraction method and phosphatase activity using p-nitrophenyl-phosphate as enzyme substrate. During the flowering stage of the winter cover crops, acid phosphatase activity was 30-35 % higher in soils with the non-mycorrhizal species oilseed radish, than in the control plots, regardless of the amount of P immobilized in microbial biomass. The values of enzyme activity were intermediate in the plots with corn spurry and black oat. Alkaline phosphatase activity was 10-fold lower and less sensitive to the treatments, despite the significant relationship between the two phosphatase activities. The effect of plant species on the soil enzyme profile continued in the subsequent periods, during the growth of mycorrhizal summer crops, after completion of the life cycle of the cover crops.

Nutrient relations during an eucalyptus cycle at different population densities

To synchronize nutrient availability with the requirements of eucalyptus during a cultivation cycle, the nutrient flow of this system must be well understood. Essential, for example, is information about nutrient dynamics in eucalyptus plantations throughout a cultivation cycle, as well as impacts on soil nutrient reserves caused by the accumulation and subsequent export of nutrients via biomass. It is also important to quantify the effect of some management practices, such as tree population density (PD) on these fluxes. Some nutrient relations in an experiment with Eucalyptus grandis, grown at different PDs in Santa Barbara, state of Minas Gerais, Brazil, were evaluated for one cultivation cycle. At forest ages of 0.25, 2.5, 4.5, and 6.75 years, evaluations were carried out in the stands at seven different PDs (between 500 and 5,000 trees ha-1) which consisted in chemical analyses of plant tissue sampled from components of the aboveground parts of the tree, from the forest floor and the litterfall. Nutrient contents and allocations of the different biomass components were estimated. In general, there were only small and statistically insignificant effects of PD on the nutrient concentration in trees. With increasing forest age, P, K, Ca and Mg concentrations were reduced in the aboveground components and the forest floor. The magnitud of biochemical nutrient cycling followed the sequence: P > K > N > Mg. At the end of the cycle, the quantities of N, P, Ca and Mg immobilized in the forest floor were higher than in the other components.

Kinetic parameters of soil &#946;-glucosidase response to environmental temperature and moisture regimes

Soil &#946;-glucosidase participates in the final step of cellulose biodegradation. It is significant in the soil C cycle and is used as an indicator of the biological fertility of soil. However, the response of its kinetic parameters to environmental temperature and moisture regimes is not well understood. This study tested the &#946;-glucosidase response in the main agricultural soils (black soil, albic soil, brown soil, and cinnamon soil) of Northeast China. Incubation tests were conducted to measure the kinetic parameters Km, Vmax or Vmax/Km of soil &#946;-glucosidase at environmental temperatures of 10, 20 and 30 ºC and at 10, 20 and 30 % soil moisture content. The insensitive response of the kinetic parameters to temperature changes indicates that soil &#946;-glucosidase was present primarily in immobilized form. The significant response of the kinetic parameters of soil &#946;-glucosidase to soil moisture rather than to environmental temperatures suggests that the catalytic ability of soil &#946;-glucosidase was sensitive to changing soil moisture regimes.

Lead and zinc in the structure of organic and mineral soil components

In addition to the more reactive forms, metals can occur in the structure of minerals, and the sum of all these forms defines their total contents in different soil fractions. The isomorphic substitution of heavy metals for example alters the dimensions of the unit cell and mineral size. This study proposed a method of chemical fractionation of heavy metals, using more powerful extraction methods, to remove the organic and different mineral phases completely. Soil samples were taken from eight soil profiles (0-10, 10-20 and 20-40 cm) in a Pb mining and metallurgy area in Adrianópolis, Paraná, Brazil. The Pb and Zn concentrations were determined in the following fractions (complete phase removal in each sequential extraction): exchangeable; carbonates; organic matter; amorphous and crystalline Fe oxides; Al oxide, amorphous aluminosilicates and kaolinite; and residual fractions. The complete removal of organic matter and mineral phases in sequential extractions resulted in low participation of residual forms of Pb and Zn in the total concentrations of these metals in the soils: there was lower association of metals with primary and 2:1 minerals and refractory oxides. The powerful methods used here allow an identification of the complete metal-mineral associations, such as the occurrence of Pb and Zn in the structure of the minerals. The higher incidence of Zn than Pb in the structure of Fe oxides, due to isomorphic substitution, was attributed to a smaller difference between the ionic radius of Zn2+ and Fe3+.

Structural and magnetic characterization of maghemites prepared from Al-substituted magnetites

Synthetic aluminum-substituted maghemites were characterized by total chemical analysis, powder X-ray diffraction (XRD), Mössbauer spectroscopy (ME), and vibrating sample magnetometry (VSM). The aim was to determine the structural, magnetic, and hyperfine properties of &#947;-Fe2-xAl xO3 as the Al concentration is varied. The XRD results of the synthetic products were indexed exclusively as maghemite. Increasing Al for Fe substitution decreased the mean crystalline dimension and shifted all diffraction peaks to higher º2&#952; angles. The a0 dimension of the cubic unit cell decreased with increasing Al according to the equation a o = 0.8385 - 3.63 x 10-5 Al (R²= 0.94). Most Mössbauer spectra were composed of one sextet, but at the highest substitution rate of 142.5 mmol mol-1 Al, both a doublet and sextet were obtained at 300 K. All hyperfine parameters from the sub-spectra were consistent with high-spin Fe3+ (0.2 a 0.7 mms-1) and suggested a strong superparamagnetic component associated with the doublet. The magnetic hyperfine field of the sextets decreased with the amount of Al-substitution [Bhf (T) = 49.751 - 0.1202Al; R² = 0.94] while the linewidth increased linearly. The saturation magnetization also decreased with increasing isomorphous substitution.

Pedogênese e classificação de latossolos desenvolvidos de itabiritos no Quadrilátero Ferrífero, MG

Localizado na porção centro-oeste do Estado de Minas Gerais, o Quadrilátero Ferrífero abrange uma área de aproximadamente 7.000 km². Desde o século XVII, a região é conhecida como uma província aurífera e ferrífera, sendo por essa razão uma das regiões mais bem estudadas do Brasil no contexto geológico. A região é de topografia muito acidentada, onde predominam solos pouco evoluídos pedogeneticamente, com destaque para Cambissolos Háplicos, Neossolos Litólicos e Neossolos Regolíticos. Em menor proporção e em rampas de colúvio (relevo suave ondulado), ocorrem Latossolos Vermelhos muito ricos em Fe, anteriormente denominados Latossolos Ferríferos. Neste trabalho, foram realizados estudos para caracterizar física, química e mineralogicamente amostras de nove perfis de Latossolos Vermelhos férricos e perférricos, desenvolvidos de itabirito e rochas afins no Quadrilátero Ferrífero, com os objetivos de melhor entender sua gênese e avaliar critérios taxonômicos que permitam sua diferenciação no SiBCS, em níveis categóricos mais baixos. Os elevados valores de densidade de partículas são peculiares nesses solos e, ao lado da estrutura forte, muito pequena e granular, são fatores que contribuem para subestimar os teores de argila e superestimar os de silte, resultando em relação silte/argila maior do que aquela proposta pelo SiBCS para os Latossolos. A variação dos teores de SiO2, Fe2O3, Al2O3, TiO2, MnO, P2O5 e de alguns elementos-traço aponta para a diversidade na composição química do itabirito ou, ainda, provável mistura com rochas filíticas da região. Os valores das relações Fe2O3/TiO2 (não molecular) e TiO2/Fe2O3 (molecular) revelaram-se diferentes daqueles sugeridos na literatura para separação de Latossolos Vermelhos desenvolvidos de itabirito daqueles de rochas máficas. As frações areia, silte e argila apresentaram grande variação na atração magnética, com as duas primeiras frações evidenciando maior magnetização, em razão da presença de magnetita. Os valores de substituição isomórfica de Fe por Al variaram 0,07 a 0,11 e 0,09 a 0,38 mol mol-1 nas estruturas da hematita e magnetita, respectivamente.

Liberação de nitrato de hidróxidos duplos lamelares como potenciais fertilizantes de liberação lenta

Hidróxidos duplos lamelares (HDL) são intercaladores potenciais aniônicos. Com o objetivo de obter fertilizantes de liberação lenta de nitrato, foram sintetizados HDL com a fórmula geral &#91;M2+1-xM3+x(OH)2&#93;x-(NO3)x.yH2O, em que M2+ = Mg2+ e M3+ = Al3+ e, ou, Fe3+, utilizando-se o método de coprecipitação a pH alcalino constante. Medidas de difração de raios-X evidenciaram que a cristalinidade aumenta com o acréscimo do valor de pH e da razão molar M2+/M3+. As medidas de FTIR apresentaram bandas características de nitrato livre no espaço interlamelar, além de pequena contaminação de íons carbonato. Medidas de TGA/DTA possibilitaram a confirmação das composições e dos teores de íons de nitrato intercalados. As curvas de liberação de nitrato demonstraram dois comportamentos de liberação complementar, um inicial rápido (A) e um lento gradativo (D), sendo, este último, relacionado à orientação planar do íon nitrato intercalado. Os materiais sintetizados e investigados neste trabalho apontaram grande potencial para serem utilizados como matrizes para fertilizantes de liberação lenta de nitrato.

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.

Assessment on nutrient levels in the aerial biomass of irrigated guava in São Francisco Valley, Brazil

In perennial crops, fertilizers are applied to restore the amount of nutrient removed from the plant by harvesting. Nevertheless, the immobilized nutrient inside the whole plant should be considered. Based on it, the nutrient concentrations in the guava leaf and fruit and the nutrient contents removed by fruits and post-harvest pruning were evaluated in an irrigated orchard, in Petrolina, State of Pernambuco, Brazil. The greatest contents removed by fruits were N and K among the macronutrients, while Fe, Zn and Mn presented higher levels among the micronutrients. More than 60% of the total content of N, P, K, Mg, Fe, and B removed by pruning were immobilized in the leaf and non-marketable fruit.