The impact of land-use practices on soil microbes

The extensive use of land resources for food production, fibre for construction, wood pulp for paper, removal for extractive industries, sealing for urban and industrial development and as a receiver (either deliberate or accidental) of polluting substances has wrought huge changes in the chemistry, structure and biology of soils, away from their natural state.

Towards a unified approach for the determination of the bioaccessibility of organic pollutants

Bioaccessibility studies have been widely used as a research tool to determine the potential human exposure to ingested contaminants. More recently they have been practically applied for soil borne toxic elements. This paper reviews the application of bioaccessibility tests across a range of organic pollutants and contaminated matrices. Important factors are reported to be: the physiological relevance of the test, the components in the gut media, the size fraction chosen for the test and whether it contains a sorptive sink. The bioaccessibility is also a function of the composition of the matrix (e.g. organic carbon content of soils) and the physico-chemical characteristics of the pollutant under test. Despite the widespread use of these tests, there are a large number of formats used and very few validation studies with animal models. We propose a unified format for a bioaccessibility test for organic pollutants. The robustness of this test should first be confirmed through inter laboratory comparison, then tested in-vivo.

Global change pressures on soils from land use and management

Soils are subject to varying degrees of direct or indirect human disturbance, constituting a major global change driver. Factoring out natural from direct and indirect human influence is not always straightforward, but some human activities have clear impacts. These include land use change, land management, and land degradation (erosion, compaction, sealing and salinization). The intensity of land use also exerts a great impact on soils, and soils are also subject to indirect impacts arising from human activity, such as acid deposition (sulphur and nitrogen) and heavy metal pollution. In this critical review, we report the state-of-the-art understanding of these global change pressures on soils, identify knowledge gaps and research challenges, and highlight actions and policies to minimise adverse environmental impacts arising from these global change drivers. Soils are central to considerations of what constitutes sustainable intensification. Therefore, ensuring that vulnerable and high environmental value soils are considered when protecting important habitats and ecosystems, will help to reduce the pressure on land from global change drivers. To ensure that soils are protected as part of wider environmental efforts, a global soil resilience programme should be considered, to monitor, recover or sustain soil fertility and function, and to enhance the ecosystem services provided by soils. Soils cannot, and should not, be considered in isolation of the ecosystems that they underpin and vice versa. The role of soils in supporting ecosystems and natural capital needs greater recognition. The lasting legacy of the International Year of Soils in 2015 should be to put soils at the centre of policy supporting environmental protection and sustainable development.

Long-term conditioning of soil by plantation eucalypts and pines does not affect growth of the native jarrah tree

Plant species can condition the physico-chemical and biological properties of soil in ways that modify plant growth via plant–soil feedback (PSF). Plant growth can be positively affected, negatively affected or neutrally affected by soil conditioning by the same or other plant species. Soil conditioning by other plant species has particular relevance to ecological restoration of historic ecosystems because sites set aside for restoration are often conditioned by other, potentially non-native, plant species. We investigated changes in properties of jarrah forest soils after long-term (35 years) conditioning by pines (Pinus radiata), Sydney blue gums (Eucalyptus saligna), both non-native, plantation trees, and jarrah (Eucalyptus marginata; dominant native tree). Then, we tested the influence of the conditioned soils on the growth of jarrah seedlings. Blue gums and pines similarly conditioned the physico-chemical properties of soils, which differed from soil conditioning caused by jarrah. Especially important were the differences in conditioning of the properties C:N ratio, pH, and available K. The two eucalypt species similarly conditioned the biological properties of soil (i.e. community level physiological profile, numbers of fungal-feeding nematodes, omnivorous nematodes, and nematode channel ratio), and these differed from conditioning caused by pines. Species-specific conditioning of soil did not translate into differences in the amounts of biomass produced by jarrah seedlings and a neutral PSF was observed. In summary, we found that decades of soil conditioning by non-native plantation trees did not influence the growth of jarrah seedlings and will therefore not limit restoration of jarrah following the removal of the plantation trees.

Some potential inaccuracies of the p -nitrophenyl phosphomonoesterase assay in the study of the phosphorus nutrition of soil borne fungi

The p-nitrophenol phosphomonoesterase assay (pNPPase) is commonly used to measure cell-wall-associated and extracellular phosphatase activity of soil fungi. pNPPases are usually assayed in the context of fungal nutrition, where inorganic P supply might be enhanced by the mineralisation of organic P sources in the soil. We report here on a series of experiments with the ectomycorrhizal basidiomycete Hebeloma cylindrosporum that highlight components of accepted methodology that might impinge on the reliability of the assay. These include the loss of pNPPase after filtration, inaccuracies in measuring wall-associated enzyme and the ample pool of intracellular pNPPase can be mistakenly measured as external pNPPase if cells are accidentally damaged.

Evaluation of some metals in Brazilian coffees cultivated during the process of conversion from conventional to organic agriculture

The aim of this study was to evaluate the presence of nutrients and toxic elements in coffees cultivated during the process of conversion, on organic agriculture, in southwest Bahia, Brazil. Levels of the nutrients and toxic elements were determined in samples of soils and coffee tissues from two transitional organic farms by atomic absorption spectrometry (FAAS). The metals in soil samples were extracted by Mehlich1 and USEPA-3050 procedures. Coffee samples from both farms presented relatively high levels of Cd, Zn and Cu (0.75,45.4 and 14.9 mu g g(-1). respectively), but were still below the limits specified by the Brazilian Food Legislation. The application of statistical methods showed that this finding can be attributed to the addition of high amounts of organic matter during the flowering tree period which can act on the bioavailability of metal ions in soils. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Effects of dredging operations on sediment quality: contaminant mobilization in dredged sediments from the Port of Santos, SP, Brazil

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Soil attributes and efficiency of sulfentrazone on control of purple nutsedge (Cyperus rotundus L.)

Herbicidas aplicados ao solo são submetidos à adsorção, lixiviação e degradação por processos físicos, químicos e biológicos, além da absorção pelas plantas. Todos esses processos são afetados pela classe dos solos onde foram aplicados e das condições climáticas reinantes logo após a aplicação, que afetarão a eficiência dos produtos no controle de plantas daninhas. Investigaram-se as influências dos atributos de solos e condições de cultivo na eficiência do herbicida sulfentrazone no controle da planta daninha tiririca (Cyperus rotundus L.). O Latossolo Vermelho-Amarelo Distrófico (LVAd), o Latossolo Vermelho (LVd - Distrófico; LVdf - Distroférrico; LVef - Eutroférrico) e o Nitossolo Vermelho Eutrófico (NVe) foram coletados sob duas condições de cultivo, visando obter solos com teores diferenciados de argila, óxido de ferro e matéria orgânica. As amostras dos solos foram submetidas à caracterização granulométrica, química e mineralógica e, em seguida, utilizadas no bioensaio de avaliação da eficiência do sulfentrazone (1,6 L p.c. ha-1) no controle da tiririca em condições de pré-emergência. O sulfentrazone apresentou comportamento diferenciado entre as classes de solos estudados e a sua eficiência diminuiu com o aumento do teor de óxido de ferro nos solos, na seguinte ordem: LVAd, LVd, NVe, LVef e LVdf, sendo que as variações nos teores de argila (240 a 640 g kg-1) e da matéria orgânica (12 a 78 g kg-1) dos solos não interferiram na eficiência do sulfentrazone.

Spatial variability of aggregate stability in latosols under sugarcane

Solos submetidos ao mesmo sistema de manejo manifestam variabilidade espacial diferenciada de seus atributos. A variabilidade espacial da estabilidade de agregados foi caracterizada em um Latossolo Vermelho distrófico e Latossolo Vermelho eutroférrico, sob cultivo de cana-de-açúcar. Foram realizadas amostragens de terra nos pontos de interseção de uma malha de 10 x 10 linhas, espaçadas de 10 m, totalizando 100 pontos de amostragem por área, coletadas nas camadas de 0,0-0,2 e 0,2-0,4 m de profundidade, para determinação de diâmetro médio geométrico (DMG), diâmetro médio ponderado (DMP), agregados na classe >2,0 mm e teor de matéria orgânica do solo. O Latossolo Vermelho eutroférrico apresenta maior estabilidade de agregados quando comparado com o Latossolo Vermelho distrófico, condizente com o maior teor de argila, matéria orgânica e mineralogia gibbsítica. A evolução diferenciada dos Latossolos estudados explica os maiores alcances, o menor coeficiente de variação (CV) e a menor variabilidade, observados no Latossolo Vermelho eutroférrico para todos os atributos estudados.

Produção de matéria seca e absorção de nutrientes pelo milho em razão da saturação por bases e da adubação potássica

O trabalho foi conduzido em condições de casa de vegetação, com o objetivo de avaliar a resposta do milho à adubação potássica e à saturação do solo por bases, na produção de matéria seca e na absorção de nutrientes. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, com quatro repetições, em esquema fatorial 3x2x4, constituindo-se de três solos (Areia Quartzosa, Latossolo Vermelho-Escuro e Latossolo Roxo), dois valores de saturação por bases (40% e 70 %) e quatro teores de K no solo (0,5, 1,5, 3,0 e 6,0 mmol c dm-3). Para a calagem, foi utilizada mistura de carbonato de cálcio + carbonato de magnésio (PRNT = 103,3 %) na proporção de 4:1. A adubação básica constou de 200 mg kg-1 de N, 200 mg kg-1 de P e 5 mg kg-1 de Zn por vaso de 30 L, sendo o N parcelado em 2,48 g (83,7 mg kg-1) na semeadura e o restante em duas coberturas aos 25 e 40 dias após a emergência das plântulas (DAE). As doses de K utilizadas foram de 0, 3,62, 7,24 e 14,48 g de KCl por vaso. A semeadura foi realizada em 4/3/97, utilizando-se o milho cv. Zêneca 8392, mantendo-se uma planta/vaso durante 60 DAE. O K proporciona ganhos de matéria seca até teores de 1,5 mmol c dm-3 no solo. O aumento dos teores de K no solo resultam em queda na concentração de Ca e Mg na matéria seca do milho. A elevação da saturação por bases e respectivo aumento dos teores de Ca e Mg no solo reduzem a absorção de K pelo milho.

Estimation and evaluation of dynamic properties as indicators of changes on soil structure in sugarcane fields of São Paulo State - Brazil

The indiscriminate management and use of soils without moisture control has changed the structure of it due to the increment of the traffic by agricultural machines through the years, causing in consequence, a soil compaction and yield reduction in the areas of intensive traffic. The purpose of this work was to estimate and to evaluate the performance of preconsolidation pressure of the soil and shear stress as indicators of changes on soil structure in fields cropped with sugarcane, as well as the impact of management processes in an Eutrorthox soil structure located in São Paulo State. The experimental field was located in Piracicaba's rural area (São Paulo State, Brazil) and has been cropped with sugarcane, in the second harvest cycle. The soil was classified by Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) [Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA), 1999. Centro Nacional de Pesquisa de Solos. Sistema Brasileiro de Classificao de Solos, Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA), Brasilia, 412 pp.] as an Eutrorthox. Undisturbed samples were collected and georeferenced in a grid of 60 m x 60 m from two depths: 0-0.10 m (superficial layer - SL) and in the layer of greatest mechanical resistance (LGMR), previously identified by cone index (CI). The investigated variables were pressure preconsolidation (sigma(p)), apparent cohesion (c) and internal friction angle (phi). The conclusions from the results were that the SLSC was predicted satisfactorily from up as a function of soil moisture; thus, decisions about machinery size and loading (contact pressures) can be taken. Apparent cohesion (c), internal friction angle (phi) and the Coulomb equation were significantly altered by traffic intensity. The sigma(p), c and phi maps were shown to be important tools to localize and visualize soil compaction and mechanical resistance zones. They constitute a valuable resource to evaluate the traffic impact in areas cropped with sugarcane in State of São Paulo, Brazil. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Nutrient recycling and physical indicators of an alley cropping system in a sandy loam soil in the pre-Amazon region of Brazil

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Efeito da adubação fosfatada e da calagem nas relações de interferência entre plantas de soja e capim-marmelada

Com o objetivo de estudar os efeitos da calagem e da adubação fosfatada sobre o crescimento de plantas de soja e capim-marmelada e, o reflexo destas práticas nas relações de interferência entre a planta daninha e a planta cultivada. O estudo foi conduzido em casa-devegetação por um período de 49 dias. Utilizaramse vasos de 4 litros, contendo substrato retirado de um LR-distrófico. O delineamento experimental adotado foi o inteiramente casualizado, com quatro repetições. Os tratamentos foram dispostos em um esquema fatorial 2x3x4, onde tinha-se: dois níveis de calagem (presença e ausência), três condições de vegetação nos vasos (soja cultivada isolada, planta daninha cultivada isolada e a convivência das espécies) e quatro doses de aplicação de fósforo (0, 50,100 e 200 ppm) no substrato. A calagem incrementou a altura, o número de trifólios, os teores de clorofila a e b, a biomassa seca e a área foliar das plantas de soja e, proporcionou decréscimos na altura, no número de perfilhos e no acúmulo de matéria seca de plantas de capim-marmelada. A interferência imposta pelo capim-marmelada reduziu a altura de plantas, o número de trifólios , os teores de clorofila a, o acúmulo de matéria seca e a área foliar das plantasde soja. de forma oposta, a competição imposta pela soja determinou decréscimos na altura, no número de perfilhos, nos teores de clorofila a e b, no acúmulo de matéria seca e na área foliar das plantas de capim-marmelada. Já, a adubação fosfatada incrementou a altura, o número de perfilhos, o acúmulo de matéria seca e a área foliar das plantas de capim-marmelada.

Water-soluble nutrients in aerial plant parts of peanut and white oat as affected by lime and gypsum application

A calagem e a gessagem influenciam a disponibilidade e a absorção de nutrientes, podendo alterar a quantidade de ácidos orgânicos na parte aérea das culturas. Essas alterações, quantificadas por meio da análise de nutrientes solúveis em água, podem potencializar o efeito da correção do solo, garantindo a sustentabilidade do sistema de semeadura direta. Nesse sentido, objetivou-se avaliar o efeito da aplicação superficial de calcário e gesso no teor de nutientes solúveis em água nos resíduos vegetais das culturas de amendoim e aveia-branca. O experimento foi realizado em Latossolo Vermelho distroférrico em Botucatu (SP), nos anos agrícolas de 2004/2005 e 2005/2006. O delineamento experimental foi em blocos casualizados em esquema de parcelas subdivididas, com quatro repetições, em que as parcelas foram constituídas por doses de calcário, e as subparcelas, pela presença ou ausência da aplicação de gesso. Foi cultivado amendoim no verão e aveia-branca no inverno, em toda a área experimental. Na cultura do amendoim a aplicação de gesso elevou os teores de Ca solúvel em água apenas na primeira safra, em razão do curto período entre a aplicação do produto e a determinação dos teores de nutientes solúveis no extrato vegetal da cultura. A calagem realizada nas culturas de amendoim e aveia-branca elevou os teores solúveis de Ca, Mg, K e não alterou o teor de Cu e reduziu os teores de Zn, Mn e Fe nos dois anos de cultivo. Já a gessagem reduziu os valores da condutividade elétrica do amendoim (2004/2005 e 2005/2006) e da aveia-branca (2004/2005).

Crescimento do milho em função da saturação por bases e da adubação potássica

Os teores de Ca, Mg e K no solo interferem no crescimento e na produção das culturas. No entanto, a relação entre esses nutrientes que proporciona o desenvolvimento adequado das plantas varia entre as espécies vegetais. O presente teve por objetivo estudar o desenvolvimento do milho em função da saturação do solo por bases e adubação potássica. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, com quatro repetições, em esquema fatorial 3x2x4, constituindo-se de três solos (Neossolo Quartzarênico, Latossolo Vermelho e Latossolo Bruno), dois valores de saturação por bases (40 e 70 %) e quatro doses de potássio no solo (0, 60, 120 e 240 mg kg-1). O experimento foi conduzido em casa-de-vegetação, utilizando-se o milho cv. Zêneca 8392 com uma planta por vaso de 30 L. Aos 29, 57 e 127 dias após a emergência das plântulas, efetuaram-se medidas do número de folhas por planta, altura média das plantas, diâmetro basal do colmo e comprimento médio de entrenós. Após a colheita final determinou-se a produção de grãos por planta. O desenvolvimento e a produção de grãos do milho aumentou até a adição de 60 mg kg-1 de K ao solo. O crescimento do milho foi mais rápido no solo mais arenoso, até o florescimento masculino. Solos com maior capacidade de troca catiônica proporcionaram maior comprimento de entrenós. O comprimento médio de entrenós foi inversamente relacionado ao número médio de entrenós por planta, em função do tipo de solo.