Comparação entre os métodos de fumigação-extração e fumigação-incubação para determinação do carbono da biomassa microbiana em um Latossolo

Um número crescente de trabalhos, inclusive no Brasil, vem sugerindo a avaliação do C da biomassa microbiana (CBM) como um bioindicador da qualidade dos solos. A maioria dos estudos emprega dois métodos: de fumigação-incubação (FI), pioneiro, em que o CBM é estimado pela diferença entre as quantidades de CO2 liberadas durante a incubação (10 dias) pelo solo fumigado e pelo solo não-fumigado, enquanto no de fumigação-extração (FE) essa determinação é feita a partir da extração e quantificação do C das amostras fumigadas e não-fumigadas após 24 h. A correlação entre os dois métodos, porém, foi realizada em apenas três agroecossistemas brasileiros: na Amazônia, nos Cerrados e em três solos do Rio de Janeiro. Neste trabalho, os métodos FE e FI foram comparados em um Latossolo Vermelho distroférrico eutrófico típico do norte do Paraná. As avaliações foram feitas em amostras de solo de um ensaio realizado por 12 anos em Londrina, com seis tratamentos, incluindo três sistemas de manejo do solo (sistema plantio direto, PD; sistema preparo convencional com aração e gradagem, PC; e PD com uso de cruzador a cada três anos, Cr) e dois sistemas de manejo de culturas em sucessão ou rotação. Foram realizadas coletas de solo, da camada de 0-10 cm, em quatro fases do sistema de produção: pós-colheita de inverno (trigo na sucessão e tremoço na rotação); pós-aração de verão (dos tratamentos PC e Cr); pós-plantio de verão (soja na sucessão e milho na rotação); e na época de florescimento de verão. Em geral, não foi observada grande variabilidade em nenhum dos métodos, sendo o coeficiente de variação maior quanto menor o teor de CBM. Quando as coletas nas diferentes fases foram consideradas em conjunto, não houve diferença entre os métodos FE e FI em nenhum dos seis tratamentos estudados, bem como na análise conjunta de todos os tratamentos. Considerando todos os tratamentos, foi constatada correlação positiva significativa entre os métodos FE e FI, no entanto, na análise de cada tratamento, a significância ocorreu apenas para os tratamentos sob PD e PC em rotação ou sucessão de culturas, mas não para o uso do cruzador (Cr). Os resultados indicam que ambos os métodos podem ser utilizados para avaliar o CBM em condições semelhantes às do norte do Paraná, mas apontam a necessidade de se desenvolverem mais estudos comparativos entre os dois métodos nos solos brasileiros, em função de variações na quantidade e qualidade de matéria orgânica, assim como na intensidade de revolvimento do solo e incorporação de resíduos.

Biomassa e estoque de carbono e nutrientes em florestas montanas da mata atlântica na região norte do estado do Rio de Janeiro

Os estudos sobre balanço de C e nutrientes em florestas naturais permitem avaliar possíveis alterações decorrentes de técnicas de manejo aplicadas e possibilitam inferir a sustentabilidade dessas florestas. Os objetivos deste trabalho foram avaliar o teor de nutrientes de espécies nativas e quantificar a biomassa (parte aérea + serapilheira) e os estoques de C e nutrientes em fragmentos florestais montanos da Mata Atlântica (Floresta Ombrófila Densa Montana) na região norte do Estado do Rio de Janeiro, no período de maio de 1999 a abril de 2001. Foram selecionados dois fragmentos, localizados a 900 e 600 m de altitude, na vertente atlântica do Parque Estadual do Desengano, RJ. O solo de ambos os fragmentos florestais foi classificado como Cambissolo Háplico Tb distrófico. O valor médio de biomassa (parte aérea + serapilheira) foi de 166,8 Mg ha-1. Em consequência, a acumulação média de C na vegetação foi de 67, 2 Mg ha-1. Os estoques médios de N, P, K, Ca e Mg na vegetação foram de 1.152, 44,4, 276,5, 603,5 e 127,9 kg ha-1, respectivamente. Por outro lado, as espécies revelaram distinta capacidade de estoque de nutrientes. O balanço negativo de P, K e Ca {solo - (parte aérea + serapilheira)} indica que esses elementos constituem principais fatores nutricionais limitantes ao crescimento dos fragmentos florestais montanos da Mata Atlântica na região norte-fluminense.

Biomassa microbiana do solo em sistema de integração lavoura-pecuária em plantio direto, submetido a intensidades de pastejo

Em sistemas de integração lavoura-pecuária, boa parte do suprimento de nutrientes para as pastagens provém das excreções dos animais, na forma de esterco e de urina, o que resulta em estímulo à atividade e ao acúmulo de nutrientes nas suas células. Este estudo foi desenvolvido num experimento de integração lavoura-pecuária em plantio direto, iniciado em 2001, e objetivou avaliar o impacto de diferentes intensidades de pastejo da pastagem de inverno (aveia-preta + azevém; 10, 20 e 40 cm, e um tratamento sem pastejo) sobre a atividade microbiana e sobre os teores e estoques de C, N e P na biomassa microbiana na camada de 0-10 cm de um Latossolo Vermelho, no Sul do Brasil, durante o ciclo da pastagem. Os teores e estoques dos nutrientes na biomassa e a atividade microbiana foram alterados pela intensidade de pastejo e pela época no ciclo da pastagem. Os teores de C e de P microbiano aumentaram do início da pastagem, em maio, até o período de grande produção de fitomassa, em setembro, após o qual decresceram, acompanhando o início de senescência da pastagem. Por sua vez, o N microbiano decresceu de maio para novembro, possivelmente devido à absorção desse nutriente pelas plantas. Sistemas de integração lavoura-pecuária em plantio direto mantêm a qualidade biológica do solo, sendo, sob adequada lotação animal, similar ao sistema plantio direto sem a entrada de animais. No entanto, sob alta intensidade de pastejo (10 cm) há perdas nessa qualidade do solo em condições de estresse hídrico.

Estoques de carbono no solo e na biomassa em plantações de eucalipto

O eucalipto é a principal espécie florestal plantada no Brasil. Todavia, são escassas informações acerca do C estocado no solo e na biomassa desses plantios. Este trabalho teve como objetivos avaliar o estoque de C no solo (ECS) em plantações de eucalipto e determinar quais características edafoclimáticas determinam esse estoque. O estudo foi conduzido em eucalipto cultivado na região centro-leste do Estado de Minas Gerais, abrangendo cinco regiões: Cocais (CO), Rio Doce (RD), Sabinópolis (SA), Santa Bárbara (SB) e Virginópolis (VI). Foi calculado o estoque de C no solo até 100 cm de profundidade em plantações de eucalipto em áreas com predomínio de seis classes de solo: Cambissolo Háplico (CX), Latossolo Amarelo (LA), Latossolo Vermelho (LV), Latossolo Vermelho-Amarelo (LVA), Neossolo Flúvico (RU) e Plintossolo Pétrico (FF). Os estoques de C no solo variaram entre regiões e classes de solo. O maior ECS ocorreu no LV, com 183,07 t ha-1 de C, seguido pelas classes de CX, LVA, LA, FF e RU, com 135,65, 130,95, 121,58, 112,01 e 95,08 t ha-1 de C, respectivamente. Em relação ao estoque médio de C no solo por região, considerando todas as classes de solo, o maior ECS foi de 141,22 t ha-1; determinado na região de VI, na profundidade até 100 cm de profundidade, seguida pelas regiões SA, CO, SB e RD, com 135,54, 127,26, 112,89 e 80,79 t ha-1 de C, respectivamente. Ao se considerar o estoque de C total no sistema solo-planta, aos 84 meses de idade, a região de SA foi a que apresentou maior estoque, com 251,61 t ha-1; e a região de RD, o menor estoque, com 186,84 t ha-1 de C. O ECS pode ser estimado por equações compostas por características edofoclimáticas, sendo a variação em ECS explicada por características como teor de argila e de Al3+; pela altitude e pelo déficit hídrico da região.

Biomassa e atividade microbiana em solo sob diferentes sistemas de manejo na região fisiográfica Campos das Vertentes - MG

A biomassa e a atividade microbiana têm sido apontadas como indicadores adequados de alterações provocadas por diferentes sistemas de uso e manejo do solo. O objetivo deste trabalho foi avaliar as alterações na biomassa e na atividade microbiana de um Latossolo Vermelho-Amarelo ácrico típico, sob Cerrado nativo e diferentes sistemas de manejo, na região fisiográfica Campos das Vertentes, Minas Gerais. Os sistemas avaliados foram: cultivo convencional com batata (CCB); cultivo com batata, sucedido por aveia e rotação com milho (CBAM); cultivo convencional com milho (CCM); plantio direto com milho (PDM); cultivo convencional com eucalipto (CCE); e o Cerrado nativo (CN) como referência. Foram coletadas amostras de solo nas profundidades de 0-10, 10-20 e 20-30 cm, analisados o C microbiano (Cmic) e a respiração basal e calculados o quociente metabólico (qCO2) e a relação Cmic/C orgânico. A biomassa e a atividade microbiana foram influenciadas pelos diferentes sistemas de manejo do solo, e as condições mais satisfatórias para a microbiota do solo ocorreram no Cerrado nativo. O manejo mais intensivo do solo e o uso frequente de agrotóxicos, característicos dos sistemas CCB e CBAM, determinaram redução nos teores de Cmic, menores valores da relação Cmic/C orgânico e maiores valores de qCO2, indicando uma provável condição de estresse para a biomassa microbiana.

Carbono orgânico total, biomassa microbiana e atividade enzimática do solo de áreas agrícolas, florestais e pastagem no médio Vale do Paraíba do Sul (RJ)

Características do solo, como o carbono orgânico total (COT), a biomassa microbiana e a atividade enzimática, são influenciadas por diversos fatores e têm sido apontadas como indicadores adequados de alterações provocadas por diferentes sistemas de uso e manejo do solo. O objetivo deste trabalho foi avaliar o COT, a biomassa microbiana e a atividade enzimática de um Cambissolo Háplico Tb distrófico típico de áreas agrícolas, florestais e de pastagem, no Médio Vale do Paraíba do Sul (RJ). Os sistemas avaliados foram: agricultura anual (AgAn); agricultura perene (AgP); pasto; floresta secundária em estádio inicial de sucessão (FSEI); floresta secundária em estádio médio de sucessão (FSEM); e floresta secundária em estádio avançado de sucessão (FSEA). Foram coletadas amostras de terra na camada de 0-5 cm, em duas épocas distintas (úmida e seca), e analisados o COT e as propriedades biológicas: C da biomassa microbiana - CBM; N da biomassa microbiana - NBM; respiração basal - RB; quociente metabólico - qCO2; quociente microbiano - qMIC; e atividade das enzimas arilsulfatase, β-glicosidase e fosfatase ácida. As áreas agrícolas apresentaram redução no COT e nas propriedades biológicas (atividade enzimática e carbono e nitrogênio da biomassa microbiana) do solo quando comparadas ao pasto e às áreas florestais. Com as análises de componentes principais, foi possível separar os sistemas agrícolas e os sistemas florestais e de pasto. Observou-se que, em ambas as épocas, a FSEM e o pasto estiveram associados ao COT e à maioria das variáveis biológicas, ao contrário dos sistemas agrícolas.

Avaliação do uso de resíduos de construção e demolição reciclados como corretivo da acidez do solo

A geração e o armazenamento de resíduos de construção civil e demolição (RCD) constituem-se em um problema ambiental, pois representam mais de 50 % do total de resíduos sólidos gerados nos médios e grandes centros urbanos. Porém, como o calcário é uma das principais matérias-primas utilizadas na fabricação do cimento e da cal hidratada e, consequentemente, de concretos, argamassas e reboques, a reciclagem desses materiais pode fornecer, em princípio, um subproduto com potencial para correção da acidez dos solos. Este estudo teve o objetivo de avaliar a utilização de resíduos de construção e demolição reciclados como corretivos de acidez do solo. Utilizaram-se RCD-R provenientes de concretos, argamassas e reboques (material cinza), que foram caracterizados inicialmente por fluorescência e difratometria de raios-X. O desempenho dos RCD-R cinza como corretivo de acidez foi avaliado pela produção de matéria seca da alfafa (Medicago sativa cv. Crioula) e pela medida dos atributos químicos do solo. Os resultados sugerem que os RCD-R cinza (origem de concretos) apresentam características interessantes para utilização como corretivos da acidez de solos, porém em concentrações superiores a 24 t ha-1, quando aplicados em área total.

Restoration of Fricitonal Characteristics on Older Portland Cement Concrete Pavement:Final Report for Iowa Highway Research Board Project HR-224, June 1986

Safety i s a very important aspect o f the highway program. The Iowa DOT initiated an inventory o f the friction values of all paved primary roadways i n 1969. This inventory, with an ASTM E-274 test unit, has continued to the present time. The t e s t i n g frequency varies based upon traffic volume and the previous friction value. Historically , the state o f Iowa constructed a substantial amount o f pcc pavement during the 1928-30 period t o "get Iowa out o f the mud". Some of that pavement has never been resurfaced and has been subjected to more than 50 years o f wear. The textured surface has been worn away and has subsequently polished. Even though some pavements from 15 t o 50 years old continue t o function structurally , because of the loss of friction , they do not provide the desired level o f safety to the driver. As a temporary measure, "Sl ippery -When -Wet " signs have been posted on many older pcc roads due to friction numbers below t h e desirable level. These signs warn the motorist of the current conditions. An economical method of restoring the high quality frictional properties i s needed.

Evaluation of Bond Retainage in Portland Cement Concrete Overlays Using Infrared Thermography and Ground Penetrating Radar, HR-537, Final Report, 1989

When concrete deterioration begins to occur in highway pavement, repairs become necessary to assure the rider safety, extend its useful life and restore its riding qualities. One rehabilitation technique used to restore the pavement to acceptable highway standards is to apply a thin portland cement concrete (PCC) overlay to the existing pavement. First, any necessary repairs are made to the existing pavement, the surface is then prepared, and the PCC overlay is applied. Brice Petrides-Donohue, Inc. (Donohue) was retained by the Iowa Department of Transportation (IDOT) to evaluate the present condition with respect to debonding of the PCC overlay at fifteen sites on Interstate 80 and State Highway 141 throughout the State of Iowa. This was accomplished by conducting an infrared thermographic and ground penetrating radar survey of these sites which were selected by the Iowa Department of Transportation. The fifteen selected sites were all two lanes wide and one-tenth of a mile long, for a total of three lane miles or 190,080 square feet. The selected sites are as follows: On Interstate 80 Eastbound, from milepost 35.25 to 35.35, milepost 36.00 to 36.10, milepost 37.00 to 37.10, milepost 38.00 to 38.10 and milepost 39.00 to 39.10, on State Highway 141 from milepost 134.00 to 134.10, milepost 134.90 to milepost 135.00, milepost 135.90 to 136.00, milepost 137.00 to 137.10 and milepost 138.00 to 138.10, and on Interstate 80 Westbound from milepost 184.00 to 184.10, milepost 185.00 to 185.10, milepost 186.00 to 186.10, milepost 187.00 to 187.10, and from milepost 188.00 to 188.10.

Task 4: Testing Iowa Portland Cement Concrete Mixtures for the AASHTO Mechanistic-Empirical Pavement Design Procedure, May 2008

The present research project was designed to identify the typical Iowa material input values that are required by the Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide (MEPDG) for the Level 3 concrete pavement design. It was also designed to investigate the existing equations that might be used to predict Iowa pavement concrete for the Level 2 pavement design. In this project, over 20,000 data were collected from the Iowa Department of Transportation (DOT) and other sources. These data, most of which were concrete compressive strength, slump, air content, and unit weight data, were synthesized and their statistical parameters (such as the mean values and standard variations) were analyzed. Based on the analyses, the typical input values of Iowa pavement concrete, such as 28-day compressive strength (f’c), splitting tensile strength (fsp), elastic modulus (Ec), and modulus of rupture (MOR), were evaluated. The study indicates that the 28-day MOR of Iowa concrete is 646 + 51 psi, very close to the MEPDG default value (650 psi). The 28-day Ec of Iowa concrete (based only on two available data of the Iowa Curling and Warping project) is 4.82 + 0.28x106 psi, which is quite different from the MEPDG default value (3.93 x106 psi); therefore, the researchers recommend re-evaluating after more Iowa test data become available. The drying shrinkage (εc) of a typical Iowa concrete (C-3WR-C20 mix) was tested at Concrete Technology Laboratory (CTL). The test results show that the ultimate shrinkage of the concrete is about 454 microstrain and the time for the concrete to reach 50% of ultimate shrinkage is at 32 days; both of these values are very close to the MEPDG default values. The comparison of the Iowa test data and the MEPDG default values, as well as the recommendations on the input values to be used in MEPDG for Iowa PCC pavement design, are summarized in Table 20 of this report. The available equations for predicting the above-mentioned concrete properties were also assembled. The validity of these equations for Iowa concrete materials was examined. Multiple-parameters nonlinear regression analyses, along with the artificial neural network (ANN) method, were employed to investigate the relationships among Iowa concrete material properties and to modify the existing equations so as to be suitable for Iowa concrete materials. However, due to lack of necessary data sets, the relationships between Iowa concrete properties were established based on the limited data from CP Tech Center’s projects and ISU classes only. The researchers suggest that the resulting relationships be used by Iowa pavement design engineers as references only. The present study furthermore indicates that appropriately documenting concrete properties, including flexural strength, elastic modulus, and information on concrete mix design, is essential for updating the typical Iowa material input values and providing rational prediction equations for concrete pavement design in the future.

Bonding Agents for Portland Cement Concrete and Mortar, August 1983

Structural repairs of bridges piers and abutments require patching concrete or mortar be placed at various thickness. Whether concrete or mortar is use depends upon the depth of the patch to be made. In some instances, the use of a liquid bonding agent has been specified in the mixes as well as in a grout scrubbed onto the surface to be patched prior to the mix placement. Most of the bonding agents presently approved by the Iowa D.O.T. are polyvinyl acetate (PVA) or some type of latex. In a general discussion with a consultant about various types of bridge repair materials and processes, the subject of bonding agents was discussed at some length. It was the opinion of the consultant that the usage of polyvinyl acetates should be discontinued because of possible deterioration of this material with time. Some of these materials apparently re-emulsify in a high - moisture environment causing serious patch deterioration. As a result of this information, a study was initiated to determine the durability of these materials.

Evaluation of Fly Ash in lean Portland Cement Concrete Base "Econocrete", August 1986

Fly ash was used in this evaluation study to replace 30, 50 and 70 percent of the 400 1bs. of cement currently used in each cu. yd. of portland cement econocrete base paving mix. Two Class "c" ashes and one Class "F" ash from Iowa approved sources were examined in each mix. When Class "c" ashes were used, they were substituted on the basis of 1.0 pound for each pound of cement removed. When Class "F" ash was used, it was substituted on the basis of 1.25 pounds of ash for each pound of cement removed. Compressive strengths with and without fly ash were determined at 7, 28 and 56 days of age. In most cases, strengths were adequate. The freeze/thaw durability of the econocrete mixes studied was not adversely affected by the presence of fly ash. The tests along with erodibility and absorption tests have demonstrated the feasibility of producing econocrete with satisfactory mechanical properties even when relatively low quality and/or locally available aggregate is being used at no sacrifice to strength and/or durability.

Improved Aggregate Gradation for Portland Cement Concrete Mixes, HR-563, 1996

Improving the aggregate gradation for a portland cement concrete mix may result in higher compressive strengths. With an improved gradation, the cement factor may be reduced to achieve a more economical concrete mix since cement is the most expensive component in a Portland cement concrete mix. This project located on I-80 westbound in Scott County, Iowa examined three different mixes. 1. Standard Class C mix with project aggregates. 2. Standard Class C mix with an improved aggregate gradation. 3. Standard Class C mix with an improved aggregate gradation and 10% cementitious reduction.

Vibratory Effects in Reinforced Portland Cement Concrete Pavement, MLR-97-2, 1997

A double mat of reinforcement steel consisting of No. 5 bars was placed in the longitudinal and transverse directions in a 26' wide, 10" thick pavement. The bars were placed on 12" centers with 2" of cover from the top and bottom surfaces. The special reinforcement is to provide additional strength in the pavement over an area of old coal mine tunnels. Auxiliary and standard paver vibrators were used to consolidate the concrete. There was concern that over-vibration could be occurring in some areas and also that a lack of consolidation may be occurring under the steel bars in some areas. A core evaluation study of the pavement was developed. The results showed that the consolidation and the air contents were satisfactory. Additional paving with reinforcement in the same area should use the same or similar method and amount of vibration as was used in the area evaluated in this study.

Early Entry Sawed Portland Cement Concrete Transverse Joint Ends, MLR-97-5, 2003

Experiments with early entry light sawing of Portland cement concrete (PCC) contraction joints began in Iowa in 1989. Since that time, changes in early sawing equipment have occurred as well as changes in specifications for sawing. The option to use early sawing for transverse contraction joints was specified in 1992. A problem happening occasionally with early sawing was the break out of some of the concrete around the end of the joint as the saw blade approached the edge of the slab. To prevent this, it was proposed that the sawing would terminate approximately 1/2" to 3/4" before the edge of the slab, creating a "short joint". This procedure would also leave a concrete "dam" to prevent the run-out and waste of the hot liquid joint sealant onto the shoulder. It would also eliminate the need for the labor and material for applying a duct tape dam at the open ends of each sawed joint to stop hot liquid sealant run-out Agreements were made with the contractor to apply the "short joint" technique for 1 day of paving. The evaluation and results are compared with an adjoining control section. The research found no negative aspects from sawing the "short joint". Three specific findings were noted. They are the following: 1) No joint end "blow-out" spalls of concrete occurred. 2) The need for the duct tape dam to stop liquid sealant overflow was eliminated. 3) Joint end corner spalls appear to be caused mainly by construction shouldering operations equipment. The "short joint" sawing technique can be routinely applied to early entry sawed transverse contraction joints with expectations of only positive results.