Electrical Conductivity and Chemical Composition of Soil Solution: Comparison of Solution Samplers in Tropical Soils

ABSTRACT Soil solution samplers may have the same working principle, but they differ in relation to chemical and physical characteristics, cost and handling, and these aspects exert influence on the chemical composition of the soil solution obtained. This study was carried out to evaluate, over time, the chemical composition of solutions extracted by Suolo Acqua, with the hydrophilic membrane (HM) as a standard, using soils with contrasting characteristics, and to determine the relationship between electrical conductivity (EC) and concentration of ions and pH of soil solution samples. This study was carried out under laboratory conditions, using three soils samples with different clay and organic matter (OM) contents. Soil solution contents of F−, Cl−, NO−3, Br−, SO42−, Na+, NH4+, K+, Mg2+, Ca2+, were analyzed, as well as inorganic, organic, and total C contents, pH, and EC, in four successive sampling times. Soil solution chemical composition extracted by the Suolo Acqua sampler is similar to that collected by the HM, but the Suolo Acqua extracted more Na+ and soluble organic C than the HM solution. Solution EC, cation and anion concentrations, and soluble C levels are higher in the soil with greater clay and OM contents (Latossolo and Cambissolo in this case). Soil solution composition varied over time, with considerable changes in pH, EC, and nutrient concentrations, especially associated with soil OM. Thus, single and isolated sampling of the soil solution must be avoided, otherwise composition of the soil solution may not be correctly evaluated. Soil solution EC was regulated by pH, as well as the sum of cation and anion concentrations, and the C contents determined in the soil liquid phase.

Mineralization of the recalcitrant oxalic and oxamic acids by electrochemical advanced oxidation processes using a boron-doped diamond anode

Oxalic and oxamic acids are the ultimate and more persistent by-products of the degradation of N-aromatics by electrochemical advanced oxidation processes (EAOPs). In this paper, the kinetics and oxidative paths of these acids have been studied for several EAOPs using a boron-doped diamond (BDD) anode and a stainless steel or an air-diffusion cathode. Anodic oxidation (AO-BDD) in the presence of Fe2+ (AO-BDD-Fe2+) and under UVA irradiation (AO-BDD-Fe2+-UVA), along with electro-Fenton (EF-BDD), was tested. The oxidation of both acids and their iron complexes on BDD was clarified by cyclic voltammetry. AO-BDD allowed the overall mineralization of oxalic acid, but oxamic acid was removed much more slowly. Each acid underwent a similar decay in AO-BDD-Fe2+ and EFBDD, as expected if its iron complexes were not attacked by hydroxyl radicals in the bulk. The faster and total mineralization of both acids was achieved in AO-BDD-Fe2+-UVA due to the high photoactivity of their Fe(III) complexes that were continuously regenerated by oxidation of their Fe(II) complexes. Oxamic acid always released a larger proportion of NH4 + than NO3- ion, as well as volatile NOx species. Both acids were independently oxidized at the anode in AO-BDD, but in AO-BDD-Fe2+-UVA oxamic acid was more slowlydegraded as its content decreased, without significant effect on oxalic acid decay. The increase in current density enhanced the oxidation power of the latter method, with loss of efficiency. High Fe2+ contents inhibited the oxidation of Fe(II) complexes by the competitive oxidation of Fe2+ to Fe3+. Low current densities and Fe2+ contents are preferable to remove more efficiently these acids by the most potent AO-BDD-Fe2+-UVA method.

X-ray diffraction, thermal analysis, and Raman scattering study of K2BeF4 and comparation to other member of the (beta)-K2SO4 family with ferroelectric -paraelectric transition

Thermal analysis, powder diffraction, and Raman scattering as a function of the temperature were carried out on K2BeF4. Moreover, the crystal structure was determined at 293 K from powder diffraction. The compound shows a transition from Pna21 to Pnam space group at 921 K with a transition enthalpy of 5 kJ/mol. The transition is assumed to be first order because the compound shows metastability. Structurally and spectroscopically the transition is similar to those observed in (NH4)2SO4, which suggests that the low-temperature phase is ferroelectric. In order to confirm it, the spontaneous polarization has been computed using an ionic model.

A general approach to the in situ energy butget of Eudendrium racemosum (Cnidaria, Hydrozoa) in the Western Mediterranean

An in situ energy budget of the hydropolyp Eudendrium racemosum (Cavolini, 1785) is presented. Ingestion and respiration rates and ammonium excretion were studied over two 24 h cycles, with two-hour sample intervals. The species ingested as much as 25.9% of its own biomass per day (minimum rate). Respiration was 1.62 ml O2 g-1 d w h-1 while excretion was 13.6 mM NH4 g-1dw h-1. We estimated that the species increased its biomass at a rate of 9.6% per day (Growth + Reproduction). This value is higher than those previously reported for other cnidarians. We can assume that the capacity of E. racemosum to survive - albeit for a limited period of the year - in the highly-competitive shallow-water communities is based on its high growth rate.

Effects of riparian vegetation removal on nutrient retention in a Mediterranean stream

We examined the effects of riparian vegetation removal on algal dynamics and stream nutrient retention efficiency by comparing NH4-N and PO4-P uptake lengths from a logged and an unlogged reach in Riera Major, a forested Mediterranean stream in northeastern Spain. From June to September 1995, we executed 6 short-term additions of N (as NH4Cl) and P (as Na2HPO4) in a 200-m section to measure nutrient uptake lengths. The study site included 2 clearly differentiated reaches in terms of canopy cover by riparian trees: the first 100 m were completely logged (i.e., the logged reach) and the remaining 100 m were left intact (i.e., the shaded reach). Trees were removed from the banks of the logged reach in the winter previous to our sampling. In the shaded reach, riparian vegetation was dominated by alders (Alnus glutinosa). The study was conducted during summer and fall months when differences in light availability between the 2 reaches were greatest because of forest canopy conditions. Algal biomass and % of stream surface covered by algae were higher in the logged than in the shaded reach, indicating that logging had a stimulatory effect on algae in the stream. Overall, nutrient retention efficiency was higher (i.e., shorter uptake lengths) in the logged than in the shaded reach, especially for PO4-P. Despite a greater increase in PO4-P retention efficiency relative to that of NH4-N following logging, retention efficiency for NH4-N was higher than for PO4-P in both study reaches. The PO4-P mass-transfer coefficient was correlated with primary production in both study reaches, indicating that algal activity plays an important role in controlling PO4-P dynamics in this stream. In contrast, the NH4-N mass-transfer coefficient showed a positive relation-ship only with % of algal coverage in the logged reach, and was not correlated with any algal-related parameter in the shaded reach. The lack of correlation with algal production suggests that mechanisms other than algal activity (i.e., microbial heterotrophic processes or abiotic mechanisms) may also influence NH4-N retention in this stream. Overall, this study shows that logging disturbances in small shaded streams may alter in-stream ecological features that lead to changes in stream nutrient retention efficiency. Moreover, it emphasizes that alteration of the tight linkage between the stream channel and the adjacent riparian zone may directly and indirectly impact biogeochemical processes with implications for stream ecosystem functioning.

Plant architecture of Paspalum vaginatum schwartz modified by nitrate and ammonium nutrition

Paspalum vaginatum Schwartz plants were grown under greenhouse conditions in a continuous-flow hydroponic culture, containing NO3- or NH4+or NH4NO3 as nitrogen source. After 30 days, the size of aerial biomass and root system decreased significantly when plants were supplied with NH4+as exclusive nitrogen source. Compared to NO3- treatment, reducing and non-reducing sugars were decreasing together with a significant increase in amino acids content. NH4+-nutrition caused tillers to grow toward an orthogravitropic position (average angle of 68° with respect to the horizontal), and with NO3--nutrition, tillers tended to become diagravitropic (average angle of 23°). With NH4NO3 all the parameters measured had values in between those of the other two sources. Thus, the morphologic differences among plants growing in NO3- or NH4+ nutrition confirm the hypothesis that nitrogen source determines the growth habit of tillers in P. vaginatum by modulating the endogenous levels of reducing-non-reducing sugars.

Mineralização de nitrogênio e enxofre em solos brasileiros sob influência da calagem e fósforo

O presente estudo, desenvolvido em laboratório no período de outubro de 1995 a janeiro de 1996, objetivou avaliar a influência da calagem e fósforo (P) sobre a mineralização de nitrogênio (N) e enxofre (S) em sete solos, com ampla variabilidade nas características químicas e físicas. Os solos (200 g), numa etapa anterior à aplicação de P (KH2PO4 p.a.), foram pré-incubados por sete dias com CaCO3p.a.Aseguir,foramincubadosnovamente,pormais70dias.OsteoresdeN (NO3- + NH4+) e S (SO4(2-)) mineralizados em condições aeróbias foram avaliados a cada catorze dias, e notou-se neles uma dinâmica diferenciada, com o N mineral apresentando maior variação do que o sulfato. As quantidades de N mineralizado não se mostraram dependentes da acidez do solo, porém notou-se uma aceleração na mineralização do N com a calagem do Glei Húmico e do Latossolo Vermelho-Amarelo coletado no Rio de Janeiro. Ao contrário, a mineralização de S no Glei Pouco Húmico e no Latossolo Vermelho-Amarelo coletado no Rio de Janeiro foi influenciada pela correção da acidez do solo, que promoveu maior disponibilidade de sulfato nesses solos. Os teores de N e S mineralizados não foram influenciados pelos níveis de P disponível. A maior prevalência de nitrato e sulfato em alguns dos solos calcariados implica maior cuidado no estabelecimento da época de aplicação de corretivo.

Crescimento e esporulação de isolados de Verticillium lecanii sob diferentes condições nutricionais

O objetivo deste trabalho foi determinar as melhores condições de crescimento e esporulação de dois isolados de Verticillium lecanii (Zimm.) Viégas, cultivados em vários meios de cultura, fontes de C, fontes orgânicas e inorgânicas de N e relações C:N. Após 20 dias de cultivo, BDA e Meio Completo mostraram ser os melhores meios de cultura, e a lactose e o amido foram as fontes de C que mais favoreceram o crescimento dos isolados JAB 02 e JAB 45, respectivamente; baixa esporulação foi apresentada por JAB 02, enquanto JAB 45 obteve boa esporulação em glicose e maltose. JAB 02 desenvolveu melhor quando a fonte orgânica de N era casitona; JAB 45 obteve bom desenvolvimento em presença de casitona e peptona, mas houve pouca esporulação em presença de triptona e caseína hidrolisada. As fontes inorgânicas de N que favoreceram o melhor desenvolvimento dos isolados foram (NH4)2HPO4 e NaNO3, porém, JAB 02 apresentou baixa esporulação. Entre as relações C:N analisadas, JAB 02 obteve melhor crescimento na relação 60:1 e JAB 45 nas relações 5:1, 10:1 e 20:1; baixa esporulação foi obtida por JAB 02 nas relações testadas, mas não se verificou efeito da relação C:N do meio sobre a esporulação dos isolados.

Effects of fire on soil nitrogen dynamics and microbial biomass in savannas of Central Brazil

The objective of this work was to study the effects of fire on net N mineralization and soil microbial biomass in burned and unburned cerrado stricto sensu sites. The study was carried out from April 1998 to April 2000. The pH values were significantly higher in the burned site while soil moisture content was significantly higher in the unburned site (P<0.05). The soil C/N ratio was 22/1 and the available NO3-N ranged between 1.5 and 2.8 mg kg-¹ dry weight. However, the NH4-N concentration ranged between 3 and 34 mg kg-1 dry weight in the burned site and between 3 and 22 mg kg-1 dry weight in the unburned site. The NH4-N increased after fire, but no significant changes were observed for NO3-N (P<0.05). The NO3-N accumulation occurred in short periods during the rainy season. The rates of net N mineralization increased during the rainy season while reductions in soil microbial biomass were observed at both sites. This suggested that the peak in microbial activities occurred with the first rain events, with an initial net immobilization followed by net mineralization. Both sites presented the same pattern for mineralization/immobilization, however, the amount of inorganic-N cycled annually in unburned site was 14.7 kg ha-1 per year while the burned site presented only 3.8 kg ha-¹ of inorganic-N, one year after the burning.

Efeito da inoculação de Azospirillum e Herbaspirillum na produção de compostos indólicos em plântulas de milho e arroz

Bactérias fixadoras de nitrogênio podem contribuir para o crescimento vegetal pela produção de auxinas. Os objetivos deste trabalho foram quantificar a produção de hormônios de crescimento por estirpes de bactérias fixadoras de nitrogênio e avaliar o efeito da inoculação destas estirpes em plântulas de milho e trigo. Todas as estirpes avaliadas começaram a produzir indóis no final da fase logarítmica. Houve efeito da adição de diferentes concentrações de triptofano ao meio de cultivo no aumento da produção de indóis até o nível de 200 µM. Nas estirpes de Azospirillum, as formas de N: NH4Cl, (NH4)2SO4, NH4H2PO4 e NH4NO3 estimularam a produção de indóis em níveis baixos. A adição de KNO3, NaNO3 e KNO2 inibiu a produção de indóis em todas as bactérias testadas e no crescimento de células de Azospirillum. Os efeitos da inoculação foram também comparados com concentrações crescentes do ácido 3-indolacético, KNO3 e triptofano. Em condições axênicas, a elevada produção de indóis reduz o comprimento das raízes e colmos na presença de triptofano, especialmente quando submetidas à inoculação de Azospirillum.

Capacidade de cultivares de arroz de modificar o pH de soluções nutritivas na presença de alumínio

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do alumínio sobre a capacidade das cultivares de arroz Fernandes (tolerante) e Maravilha (sensível) de modificar o pH de soluções nutritivas com diferentes proporções de NO3-/NH4+ . Após exposição das plantas ao Al (0 mM e 1,5 mM), durante 15 dias, foram determinados: quantidade de prótons exsudados, alongamento, produção de matéria seca e teor de Al nas raízes e folhas. O alongamento e produção de matéria seca, de raízes e folhas, se reduziram em presença de Al, independentemente da proporção NO3-/NH4+ , e essas reduções se intensificaram com o aumento na concentração de NH4+. Os teores de Al aumentaram nas raízes e folhas, com aumento na concentração de NH4+ na solução nutritiva. Houve forte alcalinização da solução nutritiva com nitrogênio exclusivamente na forma de NO3-, que se reduziu em presença de Al. Em soluções nutritivas com NH4+, ao contrário, observou-se acidificação, que se intensificou com aumento na concentração de NH4+. A cultivar tolerante sempre consumiu mais prótons da solução nutritiva com N exclusivamente na forma de NO3-, e menos prótons daquela que continha NH4+, independentemente da proporção NO3-/NH4+ . Essa cultivar foi, portanto, capaz de ajustar seu balanço de prótons e modificou o pH para valores que favoreciam menor absorção e maior tolerância ao alumínio.

Produção de prolina e suscetibilidade ao glufosinato de amônio em plantas transgênicas de citrumelo Swingle

O objetivo deste trabalho foi avaliar a sensibilidade de plantas transgênicas de citrumelo Swingle com elevada produção de prolina, ao herbicida glufosinato de amônio. As plantas utilizadas apresentavam a inserção do gene mutante da enzima delta1-pirrolina-5-carboxilato sintetase (P5CS), responsável pela biossíntese de prolina. A expressão do gene p5cs em plantas transgênicas causou aumento nas quantidades de prolina em tecidos foliares, em até cinco vezes, quando comparadas às plantas-controle tratadas com 200 µM de glufosinato de amônio. As plantas transgênicas acumularam maior quantidade de NH4+ nas folhas, em relação às plantas não-transgênicas. Os danos causados pelo herbicida foram avaliados in vitro, utilizando-se discos foliares cultivados em meio MS com diferentes concentrações de glufosinato de amônio. Observou-se maior clorose em discos foliares das plantas transgênicas, o que comprova a maior suscetibilidade de plantas de citrumelo Swingle com alta produção de prolina ao herbicida.

Caracterização parcial e utilização da fitase extraída de sementes germinadas de girassol

O objetivo deste trabalho foi ativar, extrair e caracterizar parcialmente a fitase em sementes germinadas de girassol (Helianthus annuus L.), híbrido M734, e avaliar o efeito da fitase no farelo de girassol. Sementes foram colocadas para germinar por oito dias em câmara a 25&deg;C. A fitase foi extraída com CaCl2 2%, depois do quinto dia de germinação, e fracionada com (NH4)2SO4 até 80% de saturação. O extrato bruto foi caracterizado parcialmente e aplicado em farelo de girassol desengordurado para avaliar a hidrólise do fitato. Com a germinação, houve aumento na atividade da fitase e redução no teor de fitato. A maior atividade da fitase foi observada do quinto ao oitavo dia de germinação. A fitase das sementes germinadas aos cinco dias apresentou atividade ótima em pH de 5,2 e temperatura de 55ºC. A enzima se manteve estável, quando pré-aquecida por 10 minutos a 50ºC, com Vmáx de 1,87 U g-1 de amostra e Km de 0,29 mM, indicando alta especificidade pelo fitato. Quando aplicada no farelo de girassol desengordurado, depois de oito horas de incubação, a fitase hidrolisou 92% do fitato. A germinação de sementes de girassol estimula a atividade da fitase, o que facilita sua extração para a produção de alimentos livres de fitatos.

Relaciones nitrógeno-potasio en fertirriego para el cultivo protegido del tomate en suelo Ferralítico Rojo

El objetivo del presente trabajo fue evaluar el efecto de soluciones nutritivas en el fertirriego, con diferentes relaciones entre el nitrógeno y el potasio, en la productividad y calidad de los frutos del tomate (híbrido Hazera 3019), en suelo Ferralítico Rojo. La experiencia se desarrolló en el Instituto de Investigaciones Hortícolas Liliana Dimitrova (La Habana, Cuba). Se estudiaron cuatro soluciones nutritivas, que se diferenciaron en su relación NO3-+NH4+/K+ en términos de meq L-1 (N/K), con una relación K+/Ca2++Mg2+ en todas las variantes de 0,75. Los tratamientos resultantes (T1, 1:0,45; T2, 1:0,60 o testigo de producción, T3, 1:0,75 y T4, 1:0,90) fueron distribuidos en un diseño completamente aleatorizado con cuatro réplicas. La variación de la relación N/K en la solución nutritiva influyó en el rendimiento, la calidad externa y la vida en anaquel de los frutos de tomate, sin afectar la calidad bromatológica. La mejor combinación entre estructura del rendimiento y calidad de los frutos se obtiene con la relación N/K 1:0,75, al presentar rendimientos superiores en las categorías de calidad comercial extra, primera y extra más primera, así como frutos con mayor firmeza y grosor del endocarpio, menor porcentaje de frutos fuera de norma y valores inferiores de pérdidas postcosecha.

Dinâmica de nutrientes na solução do solo em pomar fertirrigado de citros

O objetivo deste trabalho foi avaliar a dinâmica de nutrientes na solução do solo após a aplicação, via fertirrigação, de nitrogênio, fósforo e potássio a laranjeiras. O experimento foi realizado entre setembro de 2007 e outubro de 2009, em pomares de laranjeiras 'Valência' e 'Hamlin', enxertadas sobre citrumeleiro 'Swingle'. Foram avaliadas cinco doses de N, P2O5 e K2O (0, 25, 50, 100 e 200% da dose recomendada). A solução do solo foi extraída a 30 e 60 cm de profundidade, com o auxílio de extratores com cápsulas porosas. Foram realizadas 11 avaliações durante o período experimental, com as extrações iniciadas após 12 horas das fertirrigações. O aumento das doses reduziu o pH (pH~3,5, na maior dose), e aumentou a condutividade elétrica (CE~1,5 dS m-1, na maior dose) e os teores de NH4, NO3, P, K, Mn e Zn na solução do solo, nas duas profundidades amostradas. Nos meses com maior precipitação pluvial, houve perda potencial de nutrientes por lixiviação, pois maiores concentrações de NO3, K e B foram observadas à profundidade de 60 cm. A análise da solução do solo, obtida por extratores com cápsula de cerâmica porosa, pode ser considerada ferramenta auxiliar para monitorar e avaliar a disponibilidade de nutrientes às plantas.