A review of biochars’ potential role in the remediation, revegetation and restoration of contaminated soils

Biochars are biological residues combusted under low oxygen conditions, resulting in a porous, low density carbon rich material. Their large surface areas and cation exchange capacities, determined to a large extent by source materials and pyrolysis temperatures, enables enhanced sorption of both organic and inorganic contaminants to their surfaces, reducing pollutant mobility when amending contaminated soils. Liming effects or release of carbon into soil solution may increase arsenic mobility, whilst low capital but enhanced retention of plant nutrients can restrict revegetation on degraded soils amended only with biochars; the combination of composts, manures and other amendments with biochars could be their most effective deployment to soils requiring stabilisation by revegetation. Specific mechanisms of contaminant-biochar retention and release over time and the environmental impact of biochar amendments on soil organisms remain somewhat unclear but must be investigated to ensure that the management of environmental pollution coincides with ecological sustainability.

Sustainable vegetable crop supply problem

We consider an agricultural production problem, in which one must meet a known demand of crops while respecting ecologically-based production constraints. The problem is twofold: in order to meet the demand, one must determine the division of the available heterogeneous arable areas in plots and, for each plot, obtain an appropriate crop rotation schedule. Rotation plans must respect ecologically-based constraints such as the interdiction of certain crop successions, and the regular insertion of fallows and green manures. We propose a linear formulation for this problem, in which each variable is associated with a crop rotation schedule. The model may include a large number of variables and it is, therefore, solved by means of a column-generation approach. We also discuss some extensions to the model, in order to incorporate additional characteristics found in field conditions. A set of computational tests using instances based on real-world data confirms the efficacy of the proposed methodology. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Produção de biomassa e composição química de adubos verdes cultivados no Vale do Ribeira

The contribution of green manure to soil improvement and crop production depends primarily on biomass production and its chemical composition, which vary depending on the species, region and growing season. The aim of this research was to evaluate the chemical composition of biomass produced by green manures in Vale do Ribeira, São Paulo, Brazil. In order to develop this research, was carried an experiment in Pariquera-Acu, in 2006/2007, in completely randomized blocks design with four treatments (three green manure and spontaneous vegetation) and five replications. At 30, 60, 90 and 120 after sowing samples were collected in 1m(2) of the shoots and determined fresh and dry, and chemical composition biomass. Sunhemp, pigeon pea and mucuna produced, in decreasing order, the largest quantities of biomass and were more efficient than the spontaneous vegetation. The biomass produced by green manure had higher quality than that produced by spontaneous vegetation. Sunhemp and pigeon pea have a higher proportion of dry matter in stems which have low N, high C/N and L/N ratio, variables indicating slow decomposition of residues. The analysis of dry matter partitioned to better indication of the chemical composition of the residues and the prevision of the availability of nutrients in the soil.

Organic matter fractions and soil fertility under the influence of liming, vermicompost and cattle manure

Os efeitos do vermicomposto de esterco de curral associado à calagem em atributos da fertilidade do solo foram avaliados através de experimento em vasos empregando um Latossolo Vermelho, distrófico, textura média. Cinco doses do vermicomposto (equivalentes a 0; 28; 42; 56 e 70 t ha-1, peso seco) e cinco doses de calcário (visando elevar a saturação por bases a: 20; 30; 40; 50 e 60%) foram combinadas em esquema fatorial, sendo as amostras de solo incubadas por 180 dias. Para comparação entre o vermicomposto e o esterco de curral, amostras do mesmo solo receberam o equivalente a 70 t ha-1 do esterco de curral que originou o vermicomposto e as cinco doses de calcário listadas anteriormente. Através do cálculo do Índice de Eficiência Agronômica, foi verificado que o potencial de fornecimento de K e de Mg pelo esterco é maior do que o do vermicomposto, e que o de P, é semelhante. O vermicomposto aumentou os teores de Ca2+ e de matéria orgânica (MO), os valores de pH em CaCl2 e a CTC a pH 7. Com o aumento das doses de vermicomposto houve diminuição do C-ácidos húmicos e aumento do C-humina e com a calagem o C-total não aumentou mas houve diminuição do C-ácidos húmicos.

Produção de milho em plantio direto com adubação nitrogenada e cobertura do solo na pré-safra

A utilização de plantas de cobertura de solo em pré-safra é uma alternativa para fornecer nitrogênio (N) ao milho e viabilizar o sistema plantio direto nas Regiões Sudeste, Centro-Oeste, Norte e Nordeste, com inverno seco. Este estudo teve o objetivo de avaliar o efeito de doses de N e de espécies de plantas de cobertura, cultivadas em pré-safra, no fornecimento de N e na produtividade de milho em plantio direto. O delineamento experimental foi de blocos ao acaso, com parcelas subdivididas e quatro repetições. O estudo foi desenvolvido de 2000 a 2003. Os tratamentos principais foram constituídos de quatro sistemas de uso e manejo: milho em plantio direto após crotalária (PDcrot); milho em plantio direto após braquiária no primeiro ano e lablab nos dois últimos (PDlab); milho em plantio direto após milheto (PDmil); milho em plantio convencional após pousio (PC); e os secundários de três doses de N em cobertura para o milho (0, 60 e 120 kg ha-1). Foram avaliados, no milho, massa da matéria seca da parte aérea, produtividade de grãos, N acumulado e eficiência de utilização do N. A maior eficiência de utilização do N pelas plantas de milho ocorreu nos sistemas de plantio direto e crotalária em pré-safra e plantio convencional após pousio, que não diferiu entre os dois sistemas e foram superiores à dos sistemas de plantio direto em que foram utilizados lablab e milheto em pré-safra, que também não diferiram entre si. A máxima produtividade de grãos de milho foi de 7.259; 7.234; 6.723 e 6.461 kg ha-1, nas doses de N de 97,1; 120,0; 87,8 e 96,1 kg ha-1 nos sistemas plantio direto e crotalária, plantio convencional, plantio direto e lablab, e plantio direto e milheto em pré-safra, respectivamente (média dos três anos). No cultivo de milho em sistema de plantio direto a utilização de crotalária proporcionou maior produtividade em relação ao milheto e lablab em pré-safra.

Adubação verde em pomar cítrico

A utilização de adubos verdes na citricultura ainda é pouco estudada, embora possa trazer benefícios ao citricultor, do ponto de vista econômico e de preservação dos recursos ambientais. O trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência da utilização de adubos verdes em um pomar de laranjeira 'Pêra' enxertada em limoeiro 'Cravo'. Foram empregados quatro tratamentos correspondentes aos adubos verdes avaliados: feijão-de-porco (Canavalia ensiformis)), labe-labe (Dolichus lablab), feijão-guandu-anão (Cajanus cajan) e braquiária (Brachiaria brizantha - como testemunha). Os adubos verdes foram semeados nas entrelinhas da cultura e posteriormente foram roçados e direcionados para a linha na ocasião do pleno florescimento, 120 dias após a semeadura dos mesmos. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso, com quatro tratamentos, seis repetições e duas plantas úteis para as avaliações. As características avaliadas foram: peso médio dos frutos, número de frutos por caixa de colheita (40,8 kg), produtividade, teores de matéria seca e de macro e micronutrientes contidos nos tratamentos, bem como rendimento de suco e ratio. Os resultados obtidos evidenciaram não haver diferença estatística entre os tratamentos para as características de produtividade das plantas e qualidade dos frutos. O feijão-guandu-anão apresentou o maior teor de matéria seca no primeiro ano de experimentação, diferindo estatisticamente dos demais tratamentos. No segundo ano, diferiu estatisticamente do feijão-de-porco e do labe-labe, produzindo maior quantidade de biomassa.

Influência da cultura anterior e da compactação do solo na absorção de macronutrientes em soja

O objetivo deste trabalho foi avaliar a concentração e a absorção de macronutrientes em soja cultivada em subseqüência a sete espécies vegetais em solo com diferentes níveis de compactação. O experimento foi conduzido em vasos contendo amostras de um Latossolo Vermelho, textura franco-arenosa, com camada de 3,5 cm compactada até as densidades de 1,12, 1,36 e 1,60 Mg m³, em que se cultivou anteriormente aveia-preta, guandu, milheto, mucuna-preta, soja, sorgo granífero, tremoço azul, mantendo-se um tratamento sem planta (pousio). Essas espécies se desenvolveram por 37 a 39 dias, foram cortadas ao nível do solo, picadas em partículas de, aproximadamente, 3 cm, e deixadas sobre a superfície do vaso por 40 dias. As plantas foram colhidas 28 dias após a emergência. Avaliou-se a produção de matéria seca, concentração e acúmulo de macronutrientes na parte aérea das plantas. A compactação do solo em subsuperfície diminui a nutrição da soja. A nutrição da soja é beneficiada quando cultivada em sucessão a plantas de cobertura no solo. O pousio antecedendo a cultura da soja não é recomendado como meio de reduzir os efeitos da compactação do solo.

Crescimento aéreo e radicular da soja e de plantas de cobertura em camadas compactadas de solo

O cultivo de plantas de cobertura com sistema radicular vigoroso em rotação de culturas pode melhorar a qualidade física de solos compactados. O objetivo deste trabalho foi avaliar o crescimento aéreo e radicular da soja e de cinco espécies utilizadas como plantas de cobertura de verão (guandu, guandu anão, mucuna preta, labe labe e crotalária juncea), em solo submetido a três níveis de compactação em subsuperfíce. Utilizou-se um Nitossolo Vermelho argiloso em vasos montados com anéis de PVC sobrepostos, com diâmetro interno de 20 cm e altura de 50 cm. A camada compactada localizada de 20-30 cm de profundidade foi caracterizada pelas densidades do solo de 1,13, 1,34 e 1,56 g cm-3 e 0,26, 0,66 e 1,98 MPa de impedância mecânica, respectivamente. Aos 60 dias da emergência das plantas, determinaram-se as massas da matéria seca da parte aérea e das raízes, a densidade do comprimento radicular e o diâmetro médio radicular. Apesar de alterar a distribuição do sistema radicular ao longo do perfil do solo, o impedimento físico em subsuperfície não diminuiu a produção total de raízes da soja e dos adubos verdes, com exceção da crotalária juncea. A mucuna preta foi a leguminosa mais tolerante e a soja a mais sensível à compactação do solo. O sistema radicular da crotalária juncea apresentou potencial de formação de bioporos compatível ao da mucuna preta, apesar de ter sido relativamente mais sensível à compactação do solo. O diâmetro médio das raízes da soja e da crotalária juncea apresentou correlação significativa com o crescimento radicular dentro da camada de solo compactado.

Soja em sucessão a adubos verdes no sistema de plantio direto e convencional em solo de Cerrado

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

Rotação de culturas e propriedades físicas e químicas em Latossolo Vermelho de Cerrado sob preparo convencional e semeadura direta em adoção

O manejo inadequado do solo tem promovido a degradação de suas propriedades físicas, químicas e biológicas. O objetivo deste trabalho foi avaliar, após três anos da instalação de sistemas de manejo do solo, os efeitos da rotação com adubo verde, soja ou milho (verão) e feijão de inverno, sendo utilizadas as seguintes espécies na adubação verde: mucuna-preta, milheto, crotalária e guandu, nas propriedades físicas e químicas de um Latossolo Vermelho distroférrico e na produtividade das culturas. Outro tratamento foi adicionado como alternativa à adubação verde, o pousio. Os sistemas de manejo do solo foram: semeadura direta não consolidada e preparo convencional. O estudo foi realizado em Selvíria-MS, no ano agrícola de 1999/2000. O delineamento experimental foi em blocos casualizados com parcelas subdivididas e quatro repetições. O sistema de semeadura direta, após três anos de instalada a rotação, degradou mais as propriedades físicas do solo na camada superficial. Por outro lado, neste sistema e camada de solo, houve acréscimo no teor de matéria orgânica e no pH, bem como na produtividade do milho, superior à do sistema de preparo convencional. O feijão em rotação à cultura do milho, na semeadura convencional, e em rotação à soja, na semeadura direta, foi a melhor opção quanto à produtividade.

Recuperação de um solo degradado com a aplicação de adubos verdes e lodo de esgoto

A utilização incorreta dos solos vem causando alterações neles, tornando-os cada vez menos produtivos, aumentando as áreas com solos degradados. O presente trabalho teve por objetivos estudar ações para acelerar a formação do horizonte A de um Latossolo Vermelho degradado, via uso de adubos verdes, lodo de esgoto e cultivo de uma espécie arbórea nativa de Cerrado, e selecionar indicadores para detectar alterações da camada superficial do solo. O monitoramento das alterações do solo foi realizado anualmente. O delineamento experimental foi o de blocos casualizados com seis tratamentos, em cinco repetições. Os tratamentos foram: testemunha - solo exposto (sem manejo); vegetação nativa (Cerrado); espécie arbórea Astronium fraxinifolium; Astronium fraxinifolium + Canavalia ensiformis; Astronium fraxinifolium + Raphanus sativus; e Astronium fraxinifolium + Brachiaria decumbens + lodo de esgoto (60 t ha-1). Avaliou-se no solo: porosidade, densidade do solo, cátions trocáveis, pH, acidez potencial (H + Al), soma de bases (SB), saturação por bases (V), CTC e macrorganismos. Nos adubos verdes, foi avaliada a massa seca e, para a espécie arbórea, a altura e o diâmetro de caule. A mobilização do solo e a mobilização mais a adubação verde e o lodo de esgoto estão recuperando as propriedades do solo degradado, com comportamento semelhante entre elas após um ano de adoção. O melhor indicador físico das alterações do solo foi sua densidade. Os tratamentos adotados são semelhantes quanto à população de macrorganismos do solo e contribuindo positivamente para recuperação da macrofauna. A presença de larva e besouro foi indicadora da melhoria da macrofauna do solo.

Influence of nitrogen fertilization and green manure on the economic feasibility of no-tilled wheat in the Cerrado

É importante a busca por melhores rentabilidades para a cultura do trigo por meio de tecnologias que reduzam custos de produção e proporcionem sustentabilidade à agricultura brasileira. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a rentabilidade da cultura do trigo em sistema plantio direto, visando reduzir doses de nitrogênio em cobertura, pelo cultivo de adubos verdes anterior ao do trigo. O experimento foi realizado em Selvíria (MS), Brasil, no ano 2009/10. O delineamento utilizado foi o de blocos casualizados com 36 tratamentos, em parcelas subdividas, com quatro repetições. As parcelas foram formadas por seis tipos de adubos verdes (guandu BRS Mandarim, Crotalaria juncea, milheto BRS 1501, pousio e os consórcios milheto + guandu e milheto + crotalária), que forneceram palha para o plantio direto do trigo no inverno, após a cultura de arroz na safra de verão. As subparcelas foram formadas por seis doses de nitrogênio (0, 25, 50,75, 100 e 125 kg ha-1 de N) em uma aplicação em cobertura, ten-do como fonte a ureia. O trigo cultivado, após a semeadura dos adubos verdes na safra de inverno anterior, sem a aplicação de nitrogênio em cobertura e na dose 25 kg ha-1 de N, apresentou com maior frequência custos de produção superior à receita bruta. O custo de produção de trigo cultivado após os consórcios de milheto + guandu e milheto + crotalária na safra de inverno anterior, associado a doses de nitrogênio de 50 e 75 kg ha-1 de N, proporcionou maior lucratividade em relação aos demais adubos verdes avaliados.

Absorção de nitrogênio nativo do solo pelo milho sob plantio direto em sucessão a plantas de cobertura

O não revolvimento do solo com cultivo de adubos verdes na entressafra e o manejo da adubação nitrogenada alteram, geralmente, a dinâmica e a recuperação do N no sistema solo-planta. O objetivo deste trabalho foi avaliar a quantidade de N nativo do solo absorvido pelo milho em plantio direto, sob diferentes doses de N, em sucessão à crotalária (Crotalaria juncea), ao milheto (Pennisetum americanum) e à vegetação espontânea (pousio) em um Latossolo Vermelho no Cerrado. O estudo foi desenvolvido na fazenda experimental da Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira-UNESP, Selvíria-MS, nos anos agrícolas 2001/02 e 2002/03. O delineamento experimental foi o de blocos casualizados com 15 tratamentos e quatro repetições, dispostos em esquema fatorial, 5 x 3, sendo cinco doses de N, na forma de uréia (0, 30, 80, 130 e 180 kg ha-1) e três sistemas de cobertura do solo (crotalária, milheto e o solo em pousio na entressafra). A quantidade de N nativo do solo absorvida pelo milho foi calculada pela diferença entre total de N acumulado na planta de milho, na época da maturação fisiológica, e o somatório do N proveniente da uréia, do milheto ou da crotalária determinados pelo método isotópico com 15N. O solo forneceu a maior quantidade de N para o milho, comparada à do fertilizante inorgânico conjuntamente à dos adubos verdes. As doses de N e os sistemas de cobertura do solo influenciaram significativamente a absorção de N nativo do solo pelo milho.

Produtividade do milho em sucessão a adubos verdes no sistema de plantio direto e convencional

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

Análise econômica da produção de feijão em função de doses de nitrogênio e coberturas vegetais

O nitrogênio é o nutriente aplicado em maior quantidade à cultura do feijão, o mais limitante ao crescimento e desenvolvimento das plantas e o que mais onera o custo de produção. Uma boa opção para o produtor diminuir custos, com a utilização de fertilizantes nitrogenados, é a utilização de plantas de cobertura do solo, também conhecidas como adubos verdes. Assim, este trabalho objetivou avaliar os custos de produção e índices de lucratividade de diferentes tratamentos envolvendo coberturas vegetais e doses de nitrogênio em cobertura, na cultura do feijoeiro irrigado, em sistema plantio direto, nas safras de inverno de 2010 e 2011. O trabalho foi realizado em área experimental localizada no município de Selvíria (MS), em Latossolo Vermelho distrófico típico. Os tratamentos constituíram-se de seis coberturas vegetais (Crotalaria juncea, milheto, guandú, Crotalaria juncea + milheto, guandú + milheto e pousio) e quatro doses de N (0 kg ha-1, 30 kg ha-1, 60 kg ha-1 e 90 kg ha-1). Foram estimados o custo operacional total, receita bruta, lucro operacional, índice de lucratividade, produtividade de equilíbrio e o preço de equilíbrio. Concluiu-se que o uso da Crotalaria juncea, como cobertura vegetal do solo, proporcionou os maiores valores de custo operacional total e lucro operacional e os melhores índices de lucratividade, e que o incremento nas doses de nitrogênio aumentou o custo operacional total, com tendência de aumento na produtividade e, consequentemente, no preço de equilíbrio.