Carbono orgânico, nitrogênio total, biomassa e atividade microbiana do solo em duas cronosseqüências de reabilitação após a mineração de bauxita

A mineração é uma das atividades antrópicas que causa grande impacto nos ecossistemas e o grau de degradação depende da intensidade de interferência no solo, do volume explorado e do rejeito produzido. Os microrganismos do solo e sua atividade, por participarem de funções-chave, podem fornecer indicações sobre o real estado de reabilitação de áreas mineradas. O objetivo deste trabalho foi avaliar o impacto da atividade de mineração em duas cronosseqüências com diferentes estratégias (revegetação) de reabilitação em solos de área de mineração de bauxita sobre diversos atributos: C de compostos orgânicos (CO), N total do solo (Nt), biomassa microbiana, atividade enzimática e respiração do solo. O estudo foi desenvolvido em áreas pertencentes a Alcoa S/A, em dois ambientes distintos: (a) em áreas com vegetação típica de campo, predominantemente herbácea, em altitude inferior a 1.000 m, e (b) em áreas de montanhas, no topo do planalto, incluindo remanescentes de cobertura vegetal nativa representada por floresta subtropical subcaducifólia, a uma altitude de 1.600 m, denominadas serra, com características diferenciadas quanto à estratégia e ao tempo de reabilitação, variando de áreas recém-mineradas à áreas com 19 anos de reabilitação. Coletaram-se amostras compostas com três repetições em oito áreas no campo e nove na serra, em duas profundidades (0-10 e 10-20 cm), no inverno e verão. A mineração de bauxita provocou grande impacto nos atributos estudados, causando reduções nos seus valores de até 99 %. Tanto no campo como na serra, os teores de CO, de Nt, a biomassa microbiana e a atividade enzimática aumentaram com as diferentes estratégias de reabilitação. Entretanto a resposta dos atributos estudados foi diferenciada em função do tempo de reabilitação. A biomassa microbiana e a atividade enzimática apresentaram recuperação muito rápida, atingindo valores semelhantes aos das áreas de referência a partir do primeiro ano, enquanto para o CO e o Nt estes só foram alcançados de modo consistente em períodos mais longos de reabilitação (18 anos). O coeficiente metabólico (qCO2) foi indicativo do estresse provocado pela mineração, mas não diferenciou os diferentes tempos de reabilitação. Os resultados deste estudo mostram que os atributos essenciais ao funcionamento adequado do solo são recuperáveis pela revegetação.

Fracionamento químico e físico do carbono orgânico total em um solo de mata submetido a diferentes usos

A matéria orgânica é um importante indicador da qualidade do solo, pois está relacionada com diversas propriedades químicas, físicas e biológicas, sendo importante o conhecimento do teor de C orgânico total (COT), bem como de suas frações. Com base nisso, realizou-se esta pesquisa objetivando caracterizar e quantificar os estoques de COT e suas frações como indicadores da qualidade de um solo, submetido a diferentes usos: (1) Mata Atlântica, (2) Cacau (Theobroma cacao) e (3) Pastagem (Brachiaria decumbens), em uma microbacia no sul da Bahia. Para cada uso, coletaram-se amostras nas profundidades de 0-10 e 10-20 cm e procedeu-se à caracterização química e física do solo, à determinação do COT e ao seu fracionamento químico e físico. O teor de COT não diferiu entre os diferentes usos do solo nas duas profundidades estudadas. A percentagem de C humificado e nas frações de ácidos fúlvicos e humina foi maior na pastagem, na camada de 0-10 cm. Houve menor percentagem de C não-humificado nos sistemas cacau e pastagem, e maior relação C:N no sistema pastagem na camada de 10-20 cm. O sistema cacau promoveu aumento na quantidade de C orgânico na fração leve na camada de 10-20 cm. A substituição da mata pelo cultivo do cacau no sistema cabruca (sub-bosque) ou pela pastagem não alterou os teores de COT e de suas frações na área estudada.

Total lipid and fatty acid accumulation during basidiospore formation in the ectomycorrhizal fungus Pisolithus sp.

The basidiospores of Pisolithus sp. contain large amounts of lipids, indicating provision for future germination in the host rhizosphere. However, the accumulation, composition, and mobilization of lipids during formation and germination of these spores are largely unknown. In this study, lipid storage and fatty acid composition during basidiosporogenesis were analyzed in fresh basidiocarps using bright-field microscopy and gas chromatography. Abundant lipid bodies are found in the hyphae, basidia, and basidiospores of fungal basidiocarps. This evidences a considerable C transport in the basidiocarp to meet the C demand during basidiospore formation. Fatty acid composition analysis revealed the presence of 24 compounds with chains of 9 to 18 C atoms, either saturated or insaturated, with one or two insaturations. The fatty acid composition and content varied according to the developmental stage of the peridioles. In free basidiospores, the predominant compounds were 16:0, 16:1w5c, 18:1w9c, and 18:2w6,9c/18:0ante, at concentrations of 76, 46, 192, and 51 µg g-1 dry matter, respectively. Our results indicate that oleic acid is the major constituent of lipid reserves in Pisolithus sp. basidiospores. Further studies are being conducted to determine the factors that induce lipid mobilization during spore germination.

Carbono orgânico e nitrogênio total do solo e suas relações com os espaçamentos de plantio de cafeeiro

A densidade de plantio e o arranjo das plantas exercem influência sobre a produção de resíduos vegetais nos agroecossistemas cafeeiros. Esse aporte diferenciado de resíduos regula os teores de C e N do solo. Este trabalho objetivou avaliar os teores de C orgânico e de N total em um Latossolo Vermelho distrófico cultivado com cafeeiro com diversos espaçamentos de plantio. O experimento foi conduzido no período de 1992 a 2004 na Fazenda Experimental da EPAMIG, em Machado (MG). Os tratamentos avaliados consistiram da combinação de quatro espaçamentos entre linhas (2,0; 2,5; 3,0; e 3,5 m), três espaçamentos entre plantas (0,5; 0,75; e 1,0 m) e dois sistemas de manejo dos resíduos culturais (entrelinha - EL e projeção da copa - PC), totalizando 24 tratamentos, dispostos no campo em blocos ao acaso, em esquema fatorial 4 x 3 x 2, com três repetições. Foram avaliados os teores de C orgânico (CO) e de N total do solo (NT), além da relação CO/NT. Nas amostras de solo da EL, os teores de CO e NT foram maiores do que os da PC. O espaçamento de plantio influenciou os teores de CO, com os maiores valores, em geral, no espaçamento de 3,5 m entre as linhas de plantio, quando a distância entre plantas foi de 0,5 e 0,75 m, na profundidade de 0-0,05 m. O maior acúmulo de resíduos vegetais, o menor revolvimento do solo e, conseqüentemente, os maiores teores de matéria orgânica favorecem a ocorrência de maiores teores de CO e NT na EL. A retirada da mata e o cultivo do solo com cafeeiro por 11 anos resultou em decréscimo nos teores de CO de 26 % a 38 % na EL e na PC, respectivamente, e diminuição média de 25 % nos teores de NT.

Organic sulfur oxidation to sulfate in soil samples for total sulfur determination by turbidimetry

Sulfur in the soil occurs in two basic forms, organic and inorganic S. The organic form accounts for 95 % of S in most soils. The effectiveness of organic S to oxidate to sulfate was evaluated for total S determination in soil samples by wet (acid) and dry-ash (alkaline) oxidation methods. To evaluate the wet method and the possible use as a reference when evaluating the dry method proposed here, a reference standard from the US National Institute of Standards and Technology (NIST) was used (Montana Soil - NIST 2710). The dry-ash oxidation process with alkaline oxidizing agents is one of the simplest oxidation methods of organic S to the sulfate form and was compared with the wet process. The objective of the study was to develop a dry method that would be easy to apply and allow the complete conversion of organic S to sulfate in soil samples and later detection by turbidimetry. The effectiveness of organic S oxidation to sulfate was evaluated by means of three alkaline oxidation mixtures: NaHCO3 + Ag2O, Eschka mixture (17 % Na2CO3, 66 % MgO, and 17 % K2CO3), and NaHCO3 + CuO. The procedure to quantify the sulfate concentration was based on the reaction with barium chloride and turbidimetric detection. Sulfur quantification in the standard sample by the wet method proved adequate, precise and accurate. It should also be pointed out that no significant differences were found (95 % reliability) between the wet and dry processes (NaHCO3 and Ag2O oxidation mixture) in six different Brazilian soils. The proposed dry method can therefore be used in the preparation of soil samples for total S determination.

Ciclagem de nutrientes via precipitação pluvial total, interna e escoamento pelo tronco em sistema agroflorestal com Gliricidia sepium

A deposição de nutrientes contidos na água de chuva que passa pela copa das árvores e que escoa pelo tronco até o solo pode constituir uma via importante da ciclagem biogeoquímica em sistemas agroflorestais de baixo uso de insumos externos. Todavia, não há informação disponível sobre esses processos em agroecossistemas da região semi-árida do Nordeste brasileiro. O presente trabalho foi conduzido em um sistema agroflorestal de cultivo em aléias, com gliricídia e milho, em Esperança, PB, e teve como objetivo quantificar: a proporção da água de chuva que escoa através da copa das árvores, ou pelo tronco, ou que é interceptada pela copa; e as entradas de N, P e K contidos na água escoada através da copa ou pelo tronco, bem como na água de chuva em áreas sem árvores. Na área experimental, foram delimitadas quatro parcelas, onde foram instalados coletores a 0,50 m de distância do tronco das árvores de gliricídia e coletores tipo ´colarinho´ acoplados ao redor do tronco destas. Paralelamente, foram instalados coletores em áreas adjacentes, sem árvores, para quantificação da precipitação pluvial total. Da precipitação pluvial total, 67 % escoou através da copa , 0,74 % escoou pelo tronco e 32 % foi interceptada pela copa das árvores. As concentrações de N e P foram similares nas amostras da água escoada através da copa ou pelo tronco, porém estas foram cerca de 300 % maiores do que na água de chuva. A concentração de K na água escoada pelo tronco foi cerca de 100 e 600 % maior do que na água escoada através da copa e na água de chuva, respectivamente. Em média, os aportes de N, P e K ao solo foram de 5, 1 e 24 kg ha-1 na água de chuva; 9, 2 e 62 kg ha-1 na água escoada através da copa; e 0,12, 0,02 e 1 kg ha-1 na água escoada pelo tronco, respectivamente. Os resultados demonstram a importância da adoção de sistemas agroflorestais para a sustentabilidade de sistemas agrícolas de baixo uso de insumos externos, como os da região semi-árida do Nordeste.

Root system distribution of sugar cane as related to nitrogen fertilization, evaluated by two methods: monolith and probes

Few studies on sugar cane have evaluated the root system of the crop, in spite of its importance. This is mainly due to the difficulty of evaluation and high variability of results. The objective of this study was to develop an evaluation method of the cane root system by means of probes so as to evaluate the mass, distribution and metabolically active roots related to N fertilization at planting. For this purpose, an experiment was conducted in an Arenic Kandiustults with medium texture in Jaboticabal/SP, in a randomized block design with four replications and four treatments: control (without N) and 40, 80 and 120 kg ha-1 of N applied in the form of urea in the planting furrow of the cane variety SP81 3250. One week before harvest, a urea-15N solution was applied at the cane stalk base to detect active metabolism in the root system. Trenches of 1.5 m length and 0.6 m depth were opened between two sugar cane rows for root sampling by two methods: monoliths (0.3, 0.2 and 0.15 m wide, deep and long respectively) taken from the trench wall and by probe (internal diameter 0.055 m). For each method, 15 samples per plot were collected. The roots were separated from the soil in a sieve (2 mm mesh), oven-dried (at 65 ºC) and the dry matter was measured. Root sampling by probes resulted in root mass that did not differ from the evaluation in monoliths, indicating that this evaluation method may be used for sugar cane root mass, although neither the root distribution in the soil profile nor the rhizome mass were efficiently evaluated, due to the small sample volume. Nitrogen fertilization at planting did not result in a greater root accumulation in the sugar cane plant, but caused changes in the distribution of the root system in the soil. The absence of N fertilization led to a better root distribution in the soil profile, with 50, 34 and 16 % in the 0-0.2, 0.2-0.4 and 0.4-0.6 m layers, respectively; in the fertilized treatments the roots were concentrated in the surface layer, with on average 70, 17 and 13 % for the same layers. The metabolically active roots were concentrated in the center of the cane stool, amounting to 40 % of the total root mass, regardless of N fertilization (application of 120 kg ha-1 N or without N).

The use of total luminescence spectroscopy in the investigation of the effects of different rice management practices on humic substances of a planosol

In the Earth's carbon cycle, C stocks in the soil are higher than in vegetation and atmosphere. Maintaining and conserving organic C concentrations in the soil by specific management practices can improve soil fertility and productivity. The aim of this study was to evaluate the impact of agricultural management techniques and influence of water regime (flooded or drained) on the structure of humic substances by excitation/emission matrix fluorescence. Six samples of a Planosol (Planossolo by the Brazilian System of Soil Classification) were collected from a rice field. Humic substances (HS) were extracted from flooded and drained soil under different agricultural management techniques: conventional tillage, reduced tillage and grassland. Two peaks at a long emission wavelength were observed in the EEM spectra of HA whereas those of the corresponding FA contained a unique fluorophore at an intermediate excitation/emission wavelength pair (EEWP) value. The fluorescence intensity measured by total luminescence (FI TL) of HA was lower than that of the corresponding FA. A comparison of all samples (i.e., the HA values compared to each other) revealed only slight differences in the EEWP position, but the FI TL values were significantly different. In this soil, anoxic conditions and reduced tillage (little plowing) seem to favor a higher degree of humification of the soil organic matter compared with aerated conditions and conventional tillage.

The combined use of reflectance, emissivity and elevation Aster/Terra data for tropical soil studies

Reflectance, emissivity and elevation data of the sensor ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer)/Terra were used to characterize soil composition variations according to the toposequence position. Normalized data of SWIR (shortwave infrared) reflectance and TIR (thermal infrared) emissivity, coupled to a soil-fraction image from a spectral mixture model, were evaluated to separate bare soils from nonphotosynthetic vegetation. Regression relationships of some soil properties with reflectance and emissivity data were then applied on the exposed soil pixels. The resulting estimated values were plotted on the ASTER-derived digital elevation model. Results showed that the SWIR bands 5 and 6 and the TIR bands 10 and 14 measured the clay mineral absorption band and the quartz emissivity feature, respectively. These bands improved also the discrimination between nonphotosynthetic vegetation and soils. Despite the differences in pixel size and field sampling size, some soil properties were correlated with reflectance (R² of 0.65 for Al2O3 in band 6; 0.61 for Fe2O3 in band 3) and emissivity (R² of 0.65 for total sand fraction in the 10/14 band ratio). The combined use of reflectance, emissivity and elevation data revealed variations in soil composition with topography in specific parts of the landscape. From higher to lower slope positions, a general decrease in Al2O3 and increase in total sand fraction was observed, due to the prevalence of Rhodic Acrustox at the top and its gradual transition to Typic Acrustox at the bottom.

Calibração de modelo para a simulação de vazão e de fósforo total nas sub-bacias dos Rios Conrado e Pinheiro - Pato Branco (PR)

O desenvolvimento de modelos hidrológicos capazes de predizer o impacto de fontes difusas de poluição e do uso e ocupação do solo na qualidade das águas superficiais e subterrâneas tem auxiliado o estudo de agroecossistemas. Com esse objetivo, foi utilizado o modelo SWAT 2005 (Soil and Water Assessment Tool) para avaliar sua sensibilidade na predição da vazão e do fluxo de massa do P total. O estudo foi realizado em duas microbacias hidrográficas contíguas, dos rios Conrado e Pinheiro, afluentes do rio Pato Branco, localizadas nos municípios de Pato Branco e Mariópolis, no Estado do Paraná. Foram utilizados dados climatológicos do período 1979/2006 e dados observados de vazão e concentração de P total dos anos 2004/2005 de duas estações de monitoramento, localizadas na parte inferior do curso principal dos rios Conrado e Pinheiro. Utilizou-se a interface AvSWAT-X, com o SIG ArcView 3.3® e a extensão Spatial Analyst 2.0®, para entrada e manipulação dos dados. As médias anuais e mensais observadas de vazão e P total foram comparadas aos dados simulados. O Coeficiente de Eficiência de Nash-Sutcliffe (COE) foi utilizado para avaliar a eficiência do modelo. A modelagem foi melhorada com a associação de análise de sensibilidade, autocalibração e calibração manual, verificando-se que, com frequência de amostragem regular, o modelo SWAT 2005 realizou de forma aceitável as simulações de vazão e de exportação de P total. Já com frequência de amostragem irregular e pequeno número de dados, os procedimentos de análise de sensibilidade e de autocalibração não foram eficientes na calibração do modelo SWAT 2005 para a simulação de vazão e exportação de P total. Foram encontrados diferentes níveis de sensibilidade entre as duas estações, refletindo as desigualdades entre as Unidades de Resposta Hidrológica. A distribuição mensal simulada das exportações de P mostrou a heterogeneidade da aplicação do nutriente ao longo do ano.