Human versus animal: contrasting decomposition dynamics of mammalian analogues in experimental taphonomy

Taphonomic studies regularly employ animal analogues for human decomposition due to ethical restrictions relating to the use of human tissue. However, the validity of using animal analogues in soil decomposition studies is still questioned. This study compared the decomposition of skeletal muscle tissues (SMTs) from human (Homo sapiens), pork (Sus scrofa), beef (Bos taurus), and lamb (Ovis aries) interred in soil microcosms. Fixed interval samples were collected from the SMT for microbial activity and mass tissue loss determination; samples were also taken from the underlying soil for pH, electrical conductivity, and nutrient (potassium, phosphate, ammonium, and nitrate) analysis. The overall patterns of nutrient fluxes and chemical changes in nonhuman SMT and the underlying soil followed that of human SMT. Ovine tissue was the most similar to human tissue in many of the measured parameters. Although no single analogue was a precise predictor of human decomposition in soil, all models offered close approximations in decomposition dynamics.

Does repeated burial of skeletal muscle tissue (Ovis aries) in soil affect subsequent decomposition?

The repeated introduction of an organic resource to soil can result in its enhanced degradation. This phenomenon is of primary importance in agroecosystems, where the dynamics of repeated nutrient, pesticide, and herbicide amendment must be understood to achieve optimal yield. Although not yet investigated, the repeated introduction of cadaveric material is an important area of research in forensic science and cemetery planning. It is not currently understood what effects the repeated burial of cadaveric material has on cadaver decomposition or soil processes such as carbon mineralization. To address this gap in knowledge, we conducted a laboratory experiment using ovine (Ovis aries) skeletal muscle tissue (striated muscle used for locomotion) and three contrasting soils (brown earth, rendzina, podsol) from Great Britain. This experiment comprised two stages. In Stage I skeletal muscle tissue (150 g as 1.5 g cubes) was buried in sieved (4.6 mm) soil (10 kg dry weight) calibrated to 60% water holding capacity and allowed to decompose in the dark for 70 days at 22 °C. Control samples comprised soil without skeletal muscle tissue. In Stage II, soils were weighed (100 g dry weight at 60% WHC) into 1285 ml incubation microcosms. Half of the soils were designated for a second tissue amendment, which comprised the burial (2.5 cm) of 1.5 g cube of skeletal muscle tissue. The remaining half of the samples did not receive tissue. Thus, four treatments were used in each soil, reflecting all possible combinations of tissue burial (+) and control (−). Subsequent measures of tissue mass loss, carbon dioxide-carbon evolution, soil microbial biomass carbon, metabolic quotient and soil pH show that repeated burial of skeletal muscle tissue was associated with a significantly greater rate of decomposition in all soils. However, soil microbial biomass following repeated burial was either not significantly different (brown earth, podsol) or significantly less (rendzina) than new gravesoil. Based on these results, we conclude that enhanced decomposition of skeletal muscle tissue was most likely due to the proliferation of zymogenous soil microbes able to better use cadaveric material re-introduced to the soil.

An assessment of the effects of climate change on horticulture

Horticulture may be defined as the intensive cultivation and harvesting of plants for financial, environmental and social profit. Evidence for the occurrence of climate change more generally and reasons why this process is happening with such rapidity are discussed. These changes are then considered in terms of the effects which might alter the options for worldwide intensive horticultural cultivation of plants and its interactions with other organisms. Potentially changing climates will have considerable impact upon horticultural processes and productivity across the globe . Climate change will alter the growth patterns and capabilities for flowering and fruiting of many perennial and annual horticultural plants. In some regions perennial fruit crops are likely to experience substantial difficulties because of altered seasonal conditions affecting dormancy, acclimation and subsequent flowering and fruiting. Elsewhere these crops may benefit from the effects of climate change as a result of reduced cold damage and increased length of the growing season. There will be considerable effects for aerial and edaphic microbes invertebrate and vertebrate animals which have benign and pathogenic interactions with horticultural plants. Microbial activity and as a consequence soil fertility may alter. New pests and pathogens may become prevalent and damaging in areas where the climate previously excluded their activity. Vital resources such as water and nutrients may become scarce in some regions reducing opportunities for growing horticultural crops. Wind and windiness are significant factors governing the success of horticultural plants and the scale of their impacts may change as climate alters. Damaging winds could limit crop growing in areas where previously it flourished. Forms of macro- and micro-landscaping will change as the spectrum of plants which can be cultivated alters and the availability of resources and their cost changes driven by scarcities brought about by climate change. The horticultural economy of India as it may be affected by climate change is described as an individual example in a detailed study.

Characterization by Fluorescence of Organic Matter from Oxisols under Sewage Sludge Applications

Sewage sludge from wastewater treatment contains organic matter and plant nutrients that can play an important role in agricultural production and the maintenance of soil fertility, The present study has aimed to evaluate the degree of humification following sewage sludge application of soil organic matter by laser-induced fluorescence and humic acids using ultraviolet-visible fluorescence, and including comparison with Fourier-transform infrared spectroscopy and elemental analysis. Sewage sludge applications to the soil caused a decrease in the degree of humification of the soil organic matter and humic acids for both a Typic Eutrorthox (clayey) soil and a Typic Haplorthox (sandy) soil of around 14 and 27%, respectively. This effect is probably clue to incorporation of newly formed humic substances from the sewage sludge into the characteristics of less humified material, and to the indigenous soil humic substances. The minor alterations observed in the clay soil probably occurred due to both the greater mineral association, which better stabilized the indigenous soil organic matter, and the higher microbial activity in this soil, which accelerated sewage sludge mineralization. Sewage sludge applications increased the C content for the clay and sandy soils by 7.4 and 15.4 g kg(-1), respectively, suggesting a positive effect on these two soils.

Atividade microbiana do solo em pomar de laranja em resposta ao cultivo de adubos verdes

Adubos verdes (AVs) são condicionadores do solo utilizados para a melhoria da estrutura e fertilidade do solo. Este estudo avaliou o efeito de Crotalaria spectabilis Roth (crotalária), Cajanus cajan (L) Millsp (guandu) e Brachiaria decumbens Stapf (braquiária) nas propriedades microbiológicas e bioquímicas do solo sob laranjal. As leguminosas foram plantadas nas entrelinhas do laranjal e, após 3 meses, cortadas e lançadas nas entrelinhas. A braquiária, já estabelecida, foi roçada e lançada nas entrelinhas. Após 5 meses, as amostras de solo foram coletadas na entrelinha e na linha, na profundidade de 0-20 cm. O delineamento experimental foi em parcela subdividida. Efeito significativo (p< 0,05%) da aplicação dos AV sobre as contagens de bactérias, as atividades da desidrogenase e nitrificante foram obtidas e aumentaram, em média, de 20, 39 e 190%, respectivamente. O número de fungos diminuiu de 57%. A atividade da urease e a solubilizadora, e os conteúdos de matéria orgânica e umidade não foram influenciados pela aplicação dos AVs. Dentre as plantas, respostas significativas foram obtidas decorrentes do estímulo da atividade da desidrogenase em 57% pelo guandu, da urease em 58% pela braquiária, solubilizadora em 346% pela crotalária e nitrificante em 236% pelo guandu ou braquiária em relação aos demais AVs. Estes resultados sugerem que a aplicação de AVs durante anos consecutivos pode estimular a ação dos microrganismos e melhorar a qualidade do solo.

Biomassa e atividades microbianas em solo sob pastagem com diferentes lotações de ovinos

Os efeitos da lotação de animais na produção de ovinos têm sido bastante estudados. No entanto, informações sobre seus efeitos na biomassa e nas atividades microbianas e, em conseqüência, na fertilidade do solo de pastagens são escassas. Neste trabalho, os efeitos da lotação de ovinos (LO) na biomassa e nas atividades microbianas responsáveis pela transformação dos compostos do C e N em solo de clima subtropical foram avaliados. As amostras de solo foram coletadas nas camadas de 0-10 e 10-20 cm de pastos com baixa LO (5 animais ha-1), alta LO (40-50 animais ha-1) e com ausência de animais, em um delineamento inteiramente casualizado em parcelas subdivididas, com seis repetições. Os maiores valores de biomassa microbiana e das atividades respiratória, nitrificante e enzimática (urease e protease) foram encontrados nos solos dos pastos com baixa LO. Estes pastos também acumularam as maiores quantidades de matéria orgânica e N total. Essas variáveis foram reduzidas nos pastos sem animais ou com alta LO. Vegetação descontínua e intensa mineralização podem ter acarretado a diminuição dessas variáveis nos pastos com alta LO. Alta correlação foi obtida entre matéria orgânica, C orgânico e N total com as quantidades de biomassa microbiana e a atividade enzimática. A camada de 0-10 cm apresentou valores maiores das variáveis estudadas do que os encontrados na camada de 10-20 cm.

Atributos bioquímicos e químicos do solo rizosférico e não rizosférico de culturas em rotação no sistema de semeadura direta

Sistemas autossustentáveis favorecem as populações microbianas devido à conservação e ao aumento da matéria orgânica no solo. Além disso, as plantas que fazem parte desses sistemas promovem o efeito rizosférico, por meio da zona de influência das raízes, que resulta no aumento da atividade e na modificação da população microbiana. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da rotação de culturas de inverno sobre sequências de verão, em sistema de semeadura direta, nos atributos bioquímicos (amilase, urease, celulase e protease) e químicos (carbono orgânico total - COT, carboidratos totais e proteínas totais) em solo rizosférico (SR) e não rizosférico (SNR). Este estudo foi constituído de três culturas de inverno: milho (Zea mays L.), girassol (Helianthus anuus L.) e guandu (Cajanus cajan (L.) Millsp), que estavam em rotação sobre três sequências de verão: soja/soja (Glycine max L.), milho/milho e soja/milho, e duas posições no solo: solo aderido às raízes das plantas (SR) e solo da entrelinha de plantio (SNR). As atividades da amilase, celulase, protease e urease no SR foram 16, 85, 62 e 100 % maiores do que no SNR; para COT e proteínas totais a diferença foi de 21 %. Das culturas de inverno, o milho foi a que mais estimulou as atividades das enzimas amilase, celulase, urease e protease no SR, bem como a atividade das enzimas amilase, urease e protease no SNR. de modo geral, os teores de proteínas totais não foram influenciados pelas culturas de inverno e pelas sequências de verão; os carboidratos totais foram influenciados pelas culturas de inverno milho e girassol. Para o COT houve influência apenas da sequência de verão milho/milho. Os atributos bioquímicos e químicos avaliados neste estudo podem ser utilizados como indicadores das alterações no solo promovidas pelas culturas de inverno e pelas sequências de verão.

Lead distribution in organic matter of loamy oxisol treated with manure and its effect on microbial biomass

This paper reports a study regarding the distribution of lead in the organic matter fractions of a loamy oxisol treated with stable manure, and its effect on the soil microbial biomass. The experimental design was a completely randomized factorial with three replicates. Treatments were four lead (Pb) rates (0, 200, 400, and 600 mg kg(-1) soil), two levels of manure (0 and 30 Mg ha(-1)) and two sampling times (30 and 60 days after lead application). Total and soil lead soluble in Mehlich 1 extractant, and Ph in the different fractions of the organic matter (fulvic acid, humic acid, and residual) were evaluated along with the soil microbial biomass. Data showed that lead, applied as PbCl2, was concentrated in the residual fraction. The application of manure at the rate of 30 Mg ha(-1) did not affect lead distribution in the fractions until 60 days after incorporation. Lead extracted by Mehlich 1 increased as function of the quantity applied. Manure stimulated the growth of the soil microbial biomass which was reduced by the 200 mg kg(-1) doses of lead, with manure application, increasing, however, with larger rates. Mehlich 1 extracted only part of the lead present in the residual fraction.

Alterações microbiológicas, de fertilidade e de produtividade do arroz de terras altas em diferentes manejos de solo e água

In Brazil, the upland rice Culture system is predominant, but its water supply depends of precipitation and its distribution. Sol-lie practices or disturbances on soil conditions may cause alterations that call be detected by microorganisms, which are quite sensitive. This experiment was developed to study microbiological alterations (microbial biomass carbon (MBC), released CO2 (C-CO2), metabolic quotient (qCO(2)) and mycorrhization), as well as alterations in soil fertility and productivity of upland rice, cultivated under different soil and water managements. Cultivar BRS Talento was used in the experiment. The experimental design was a completely randomized block design, with four replications, using three soil managements: no-tillage (NT), heavy disk + leveling disk harrowing (HL), and chisel plowing + leveling disk harrowing (CL), plus three water managements: no irrigation (WD0); water depth 1 (WD1), with irrigation at the reproductive and maturation periods; and water depth 2 (WD2), with irrigation throughout the rice cycle. Autochthones arbuscular mycorrhizal fungi proved to be sensitive to soil and water management. The NT presented the highest values for MO, Ca, SB and V% and the lowest for H+A1. This management, together with irrigation at the reproductive and maturation periods of BRS Talento cultivar, promoted goods results for crop yield and microbiology characteristics.

Fontes e doses de adubação nitrogenada na atividade microbiana e fertilidade do solo cultivado com Brachiaria brizantha

As pastagens geralmente perdem seu potencial produtivo e vigor de rebrota nos primeiros anos, frequentemente associada à falta de adubação nitrogenada. O objetivo deste foi verificar o efeito de fontes e doses de adubação nitrogenada na atividade microbiana (carbono da biomassa microbiana e carbono do CO2 liberado) e na fertilidade do solo cultivado com Brachiaria brizantha cv. Xaraés. O delineamento experimental foi em blocos casualizados, em arranjo fatorial 3 x 4, envolvendo três fontes de nitrogênio (uréia, sulfato de amônio e Ajifer-L40) e quatro doses de nitrogênio (0, 100, 200 e 400 kg ha-1), nas profundidades 0 - 0,10 e 0,10 - 0,20 m, com três repetições. O aumento nas doses de nitrogênio, na camada 0,0 a 0,10 m de profundidade, reduziu os valores de pH, MO, K+, Ca2+, Mg2+, SB e V%. O Ajifer e a uréia elevaram os valores de Ca2+ na camada 0,10 - 0,20 m, e as doses de 100 e 200 kg ha-1 aumentaram os valores de Mg2+ e SB. em doses elevadas o sulfato de amônio acidificou o solo. A perda de carbono pela elevada atividade microbiana pode estar relacionado ao estresse metabólico devido à acidificação do solo. A aplicação de 100 kg ha-1 de nitrogênio acarretou as menores perdas de carbono pela atividade microbiana.

Evaluation of the use of vinasse as a biostimulation agent for the biodegradation of oily sludge in soil

Este trabalho objetivou estudar o efeito da vinhaça na biodegradação em solo da borra oleosa proveniente da refinaria de petróleo Replan-Petrobras. Foi utilizado o método respirométrico de Bartha para verificar a eficiência de tratamentos constituídos de solo, borra oleosa nas concentrações 7 e 14 % (m/m) e ajuste da umidade do solo com e sem vinhaça (0,11 mL/g solo seco) durante 121 dias. Embora a adição da vinhaça tenha proporcionado um aumento da população microbiana nos tratamentos, esta não se mostrou adequada para aumentar a eficiência de biodegradação da borra oleosa em solo, uma vez que não houve diferença entre o CO2 produzido nos tratamentos com ou sem vinhaça após o consumo total da vinhaça. Assim, o uso da vinhaça como agente estimulante em processos de biodegradação mostrou-se ineficiente nas condições estudadas.

Efeito de casca de camarão, hidrolisado de peixe e quitosana no controle da murcha de Fusarium oxysporum f.sp. chrysanthemi em crisântemo

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Características biológicas do solo indicadoras de qualidade após dois anos de aplicação de biossólido industrial e cultivo de milho

A utilização agrícola de biossólidos tem sido muito incentivada, mas, como esses resíduos apresentam composição química variada, o valor agronômico e os efeitos sobre características indicadoras de qualidade do solo precisam ser avaliados caso a caso, a fim de estabelecer normas de segurança para uso desses materiais. Neste trabalho foram avaliadas características biológicas, após a aplicação, por dois anos consecutivos, de doses crescentes (0, 6, 12, 18 e 24 t ha-1 base seca) de um biossólido gerado por uma indústria de fibras e resinas PET e da adubação mineral completa no cultivo de milho, em um Cambissolo distrófico, comparados aos de uma área adjacente, sob Brachiaria sp. e sem cultivo nos últimos 10 anos, usada como referência. Os valores de C e N da biomassa microbiana, a respiração basal e as atividades das enzimas urease e beta-glicosidase e da hidrólise do diacetato de fluoresceína (FDA) aumentaram, enquanto a atividade da fosfatase ácida diminuiu com a elevação das doses de biossólido, porém estas não tiveram efeito sobre o quociente metabólico (qCO2). A diminuição da atividade da fosfatase se deveu ao aumento da disponibilidade de P no solo, não caracterizando efeito adverso da aplicação do biossólido. Com aplicação de 12 t ha-1 de biossólido (recomendação agronômica), a respiração e a hidrólise da FDA foram maiores e a atividade da fosfatase foi menor que a obtida no solo com adubação mineral, mas as demais características avaliadas não diferiram entre estes tratamentos. A colonização micorrízica de Brachiaria sp. não diferiu entre plantas de crescimento espontâneo nas parcelas anteriormente cultivadas com milho e aquelas da área adjacente. Apesar do menor número de esporos, verificou-se enriquecimento de espécies de fungos micorrízicos arbusculares (FMAs) nas parcelas cultivadas. O carbono orgânico (Corg) e a biomassa microbiana apresentaram alta correlação com os demais parâmetros avaliados, indicando que as alterações na quantidade e qualidade da matéria orgânica, promovidas pela aplicação do biossólido, refletiram na dinâmica da microbiota e influenciaram positivamente os parâmetros biológicos de qualidade do solo.

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.

Acidez total titulável, pH e tempo de redução do azul de metileno no fluido ruminal de caprinos mantidos em pastagens artificiais, exclusiva de gramíneas, ou em caatinga

O objetivo deste trabalho foi o de determinar a concentração hidrogeniônica (pH), acidez total titulável e tempo de redução do azul de metileno no fluido ruminal de caprinos com ou sem raça definida, mantidos em pastagens artificiais, exclusivas de gramíneas, ou em caatinga, durante as épocas chuvosa e seca do ano. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, sendo analisado em esquema fatorial 2³ (animais com e sem raça definida, pastagens artificiais e em caatinga, épocas chuvosa e seca do ano). O tipo de pastagem influenciou significativamente (p < 0,05) os valores encontrados para acidez total titulável. em relação ao pH, o tipo de pastagem e época do ano foram significativamente (p < 0,05) os fatores mais incisivos. A atividade microbiana, avaliada através dos parâmetros estudados, foi mais intensa na época das águas e na caatinga em relação à da seca e pastagens artificiais, respectivamente. Na avaliação dos resultados desses testes, deve-se sempre levar em consideração principalmente a época do ano e o tipo de pastagem, sem, no entanto, desprezar o fator raça.