Frações da matéria orgânica de Latossolo sob influência de doses de lodo de esgoto

The objective of this work was to evaluate the effect of the continued application of increasing doses of sewage sludge on the contents of carbon (C) associated to the light fraction (LF-C) and to the heavy fraction (sand-C, silt-C and clay-C) of soil organic matter, in Oxisol samples. The experiment was installed in 1999, in Jaguariúna, SP, Brazil. The data were obtained after the sixth sewage sludge (SS) application, and six corn cultivation cycles with accumulated doses (dry base) 0, 30, 60, 120 and 240 Mg ha-1, and the treatments were: control, without sewage sludge addition (LO); application of sewage sludge to furnish one (L1), two (L2), four (L4), and eight (L8) times the N required by corn. As a reference, an adjacent area under forest was also sampled. The increase in the applied sewage sludge doses increases linearly the content of organic C (org C), silt-C and sand-C. As the sewage sludge dose is increased up to 120 Mg ha-1, there is an increase in the content of LF-C. The content of C associated to the evaluated compartments of soil organic matter follows this contribution order: FL-C < sand-C < silt-C < clay-C. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da aplicação contínua de doses crescentes de lodo de esgoto sobre os teores de carbono (C) associados à fração leve (C-FL) e à fração pesada (associado à areia – C-areia; associado ao silte – C-silte – e associado à argila – C-argila) de matéria orgânica em amostras de Latossolo. O experimento foi instalado em 1999, em Jaguariúna, SP, e os dados foram obtidos após a sexta aplicação de lodo de esgoto com doses acumuladas em base seca – 0, 30, 60, 120 e 240 Mg ha-1 –, após seis cultivos subseqüentes de milho. Os tratamentos foram: testemunha, sem adição de lodo (L0); aplicação de lodo de esgoto para fornecer uma (L1), duas (L2), quatro (L4) e oito (L8) vezes a dose de nitrogênio requerida pelo milho. Como referência, foi amostrada uma área sob mata nativa, adjacente ao local do experimento. O acréscimo nas doses de lodo de esgoto aplicadas aumenta de modo linear os teores de C orgânico, C-silte e C-areia, e não interfere nos teores de C-argila. À medida que se aumenta a dose de lodo de esgoto até 120 Mg ha-1, há acréscimo no teor de C-FL no solo. Em relação ao C orgânico, os teores de C associado aos compartimentos avaliados de matéria orgânica do solo têm a seguinte ordem de contribuição: C-FL < C-areia < C-silte < C-argila

Modelagem das mudanças nos estoques de carbono orgânico de solos distintos após quatro rotações do eucalipto no sudeste do Brasil com o modelo century

Soil organic matter (SOM) plays an important role in carbon (C) cycle and soil quality. Considering the complexity of factors that control SOM cycling and the long time it usually takes to observe changes in SOM stocks, modeling constitutes a very important tool to understand SOM cycling in forest soils. The following hypotheses were tested: (i) soil organic carbon (SOC) stocks would be higher after several rotations of eucalyptus than in low-productivity pastures; (ii) SOC values simulated by the Century model would describe the data better than the mean of observations. So, the aims of the current study were: (i) to evaluate the SOM dynamics using the Century model to simulate the changes of C stocks for two eucalyptus chronosequences in the Rio Doce Valley, Minas Gerais State, Brazil; and (ii) to compare the C stocks simulated by Century with the C stocks measured in soils of different Orders and regions of the Rio Doce Valley growing eucalyptus. In Belo Oriente (BO), short-rotation eucalyptus plantations had been cultivated for 4.0; 13.0, 22.0, 32.0 and 34.0 years, at a lower elevation and in a warmer climate, while in Virginópolis (VG), these time periods were 8.0, 19.0 and 33.0 years, at a higher elevation and in a milder climate. Soil samples were collected from the 0-20 cm layer to estimate C stocks. Results indicate that the C stocks simulated by the Century model decreased after 37 years of poorly managed pastures in areas previously covered by native forest in the regions of BO and VG. The substitution of poorly managed pastures by eucalyptus in the early 1970´s led to an average increase of C of 0.28 and 0.42 t ha-1 year-1 in BO and VG, respectively. The measured C stocks under eucalyptus in distinct soil Orders and independent regions with variable edapho-climate conditions were not far from the values estimated by the Century model (root mean square error - RMSE = 20.9; model efficiency - EF = 0.29) despite the opposite result obtained with the statistical procedure to test the identity of analytical methods. Only for lower soil C stocks, the model over-estimated the C stock in the 0-20 cm layer. Thus, the Century model is highly promising to detect changes in C stocks in distinct soil orders under eucalyptus, as well as to indicate the impact of harvest residue management on SOM in future rotations.A matéria orgânica do solo (MOS) tem importantes funções no ciclo de C e na qualidade do solo. Considerando a complexidade dos fatores que controlam a ciclagem da MOS e o tempo necessário para que as mudanças sejam nela observadas, a modelagem constitui uma ferramenta muito importante para entender a ciclagem da MOS em solos florestais. As hipóteses do estudo foram: o cultivo do eucalipto por várias rotações resultaria no aumento dos estoques de C do solo, quando comparado a pastagens degradadas; e os valores dos estoques de C do solo simulados pelo modelo Century descreveriam a realidade melhor que a média das observações. Assim, os objetivos do presente estudo foram: avaliar a dinâmica da MOS utilizando o modelo Century para simular as mudanças dos estoques de C para duas cronossequências de plantações de eucalipto no Vale do Rio Doce, Minas Gerais, Brasil; e comparar os estoques de C simulados pelo Century com os estoques de C determinados em diferentes ordens de solo em distintas regiões do Vale do Rio Doce cultivadas com eucalipto. Em Belo Oriente (BO), região de menor altitude e temperatura mais elevada, as plantações de eucalipto têm sido cultivadas por 4, 13, 22, 32 e 34 anos, ao passo que em Virginópolis (VG) - região de maior altitude e temperatura mais baixa - os tempos de cultivos com eucalipto foram de 8, 19 e 33 anos. Assim, foram determinados os estoques de C do solo na camada de 0-20 cm. Os resultados indicaram que os estoques de C simulados pelo modelo Century decresceram após 37 anos de pastagem mal manejada em áreas previamente cobertas por mata nativa nas regiões de BO e VG. A substituição da pastagem mal manejada por eucalipto nos anos 70 resultou, em geral, no aumento de 0,28 e 0,42 t ha-1 ano-1 de C em BO e VG, respectivamente. Os estoques de C determinados sob eucalipto cultivado em distintas ordens de solo e independentes regiões com variáveis condições edafoclimáticas foram ligeiramente próximos aos valores estimados pelo modelo Century (RMSE = 20,9; eficiência do modelo - EF = 0,29), apesar do oposto resultado obtido com o procedimento estatístico para testar a identidade de métodos analíticos. Apenas sob condições de menores estoques de C no solo, o modelo superestimou os estoques de C na camada de 0-20 cm. Assim, o modelo Century tem grande potencial para detectar mudanças nos estoques de C em distintas ordens do solo sob eucalipto em futuras rotações, além de indicar o impacto do manejo do resíduo da colheita na MOS

Does the irrigated mango cultivation in the semiarid change the Physical and chemical attributes of the soil?

The replacement of native vegetation by crops may result in changes in the chemical and physical attributes of the soil, preventing the sustainability of the agricultural production. Therefore, the aim of this study was to evaluate, in two consecutive years (2014 and 2015), the effect of irrigated mango cultivation in some physical and chemical attributes of the soil in relation to Caatinga in Petrolina-PE, Brazil. In areas under irrigated mango (under the canopy region and the row spacing) and Caatinga (taken as reference), soil samples were collected at the 0-10 and 10-20 cm depths. The chemical and physical analyzes were performed, and were calculated bases sum (BS), cations exchangeable capacity (CEC) and base saturation (V, %). The irrigate mango cultivation (canopy region) increased the macronutrients content (P, K, Ca and Mg), BS and V (%) for both evaluated years at the 0-10 and 10-20 cm depths. In soil under irrigated mango cultivation (under the canopy region and in the row spacing), the macronutrient contents presented a stochastic pattern in the years of 2014 and 2015. The change of land use, from Caatinga to irrigated mango cultivation, does not induce a negative impact in the soil chemical attributes under the adopted management conditions.The replacement of native vegetation by crops may result in changes in the chemical and physical attributes of the soil, preventing the sustainability of the agricultural production. Therefore, the aim of this study was to evaluate, in two consecutive years (2014 and 2015), the effect of irrigated mango cultivation in some physical and chemical attributes of the soil in relation to Caatinga in Petrolina-PE, Brazil. In areas under irrigated mango (under the canopy region and the row spacing) and Caatinga (taken as reference), soil samples were collected at the 0-10 and 10-20 cm depths. The chemical and physical analyzes were performed, and were calculated bases sum (BS), cations exchangeable capacity (CEC) and base saturation (V, %). The irrigate mango cultivation (canopy region) increased the macronutrients content (P, K, Ca and Mg), BS and V (%) for both evaluated years at the 0-10 and 10-20 cm depths. In soil under irrigated mango cultivation (under the canopy region and in the row spacing), the macronutrient contents presented a stochastic pattern in the years of 2014 and 2015. The change of land use, from Caatinga to irrigated mango cultivation, does not induce a negative impact in the soil chemical attributes under the adopted management conditions

Organic matter fractions and humic substance molecular composition from soils under eucalypt cultivation in distinct biomes

O eucalipto é uma essência florestal de rápido crescimento que durante o ciclo e após a colheita aporta ao solo grande massa de resíduos, os quais podem contribuir para a formação da matéria orgânica do solo (MOS). A presente tese teve como objetivos gerais: i) avaliar o impacto do cultivo do eucalipto nas frações da MOS em solos de texturas distintas no Rio Grande do Sul; ii) avaliar as alterações nos estoques de C e N em frações da MOS sob influência da duração da rotação, e do tempo após a reforma de povoamentos de eucalipto; iii) realizar caracterização mais aprofundada da composição molecular de ácidos fúlvicos (AF) e húmicos (AH) de solos sob cultivo do eucalipto em biomas distintos no Brasil, por meio de técnicas de espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) do 13C. No primeiro estudo verificou-se que o solo argiloso sob cultivo do eucalipto (segunda rotação) apresentou estoques menores de C-AH, C associado à humina (C-HU) e à biomassa microbiana (C-BM), mas não se observaram diferenças nos estoques C orgânico total (COT), C associado à matéria orgânica leve (C-MOL) e C-AF em relação àquele sob mata nativa. No solo arenoso com povoamentos de eucalipto em segunda rotação houve maiores estoques de COT, C-MOL, C-AH e C-AF do que os observados no solo da mata nativa. O solo argiloso sob eucalipto estocou mais COT e substâncias húmicas (SH) que o solo arenoso. Ao contrário, os estoques de C-MOL e C-BM em áreas cultivadas sob eucalipto foram maiores no solo arenoso. O solo argiloso apresentou maior capacidade de armazenar MOS e SH, em razão dos maiores teores de argila. No segundo estudo constatou-se decréscimo nos estoques de COT, C-HU e C-MOL após 10 anos de cultivo com eucalipto em solo originalmente sob campo nativo. Contudo, observou-se recuperação dos estoques de C-BM e C-AF. No eucalipto com 13 anos observavam-se aumentos nos estoques de COT, C-AF, C-AH, C-MOL (0-100 cm) e C-BM (0-60 cm). Na fração humina aumento no estoque de C só foi observado após 22 anos de cultivo de eucalipto. Quando se procedeu à reforma de povoamentos com 13 anos de idade ocorreram aumentos no estoque do COT, C-AF, C-AH, C-HU e N-HU após um ano da reforma (0-100 cm), mas nesse período houve reduções no C-MOL e C-BM. Quatro anos após a reforma ainda eram observados menores estoques de C-MOL e frações mais estáveis da MOS em relação ao solo do campo nativo. Assim, o cultivo de eucalipto com rotações curtas e reformas mais freqüentes parece não fornecer o tempo suficiente para a recuperação da MOS em razão da decomposição continuada da MOS e da baixa contribuição da serapilheira nos anos iniciais após a reforma. No terceiro estudo o uso de RMN de 13C com as técnicas de polarização direta, e alta rotação da amostra em torno do ângulo mágico (DP/MAS, do inglês "Direct Polarization/Magic Angle Spinning"), polarização cruzada com supressão total das bandas laterais (CP/TOSS, do inglês "Cross Polarization/Total Suppression of Sidebands"), e filtro de anisotropia do deslocamento químico (CSA, do inglês "Chemical Shift Anisotropy") permitiram a estimativa acurada do grau de aromaticidade das SH. A aromaticidade baseada em experimentos de DP/MAS foi maior que aquela baseada em experimentos de CP/TOSS. Os principais grupos identificáveis foram aromáticos, grupos COO, peptídeos, ligninas, carboidratos e alifáticos não polares. A substituição da vegetação nativa por eucalipto aumentou a contribuição relativa de grupos alifáticos não polares em AH de solos previamente sob Mata Atlântica, no Espírito Santo, Campo Nativo, no Rio Grande do Sul e Cerrado, em Minas Gerais (Curvelo). Tendência similar foi observada para o AF. Existem evidências de contribuição substancial de ligninas para AH e AF de solos sob pastagens plantadas de Brachiaria sp. Em todos os biomas a técnica de defasagem dipolar confirmou a presença de C em compostos aromáticos condensados, possivelmente como contribuição de material herdado de queima natural e antrópica. A relação alquil/O alquil (A/O-A) decresceu do AH para o AF, revelando grau mais avançado de humificação do primeiro.The eucalypt is a fast growing forest species. During its growth cycle and after its harvest contributes to the soil a large amount of biomass, which can contribute to formation of soil organic matter (SOM). The present thesis has as general goals: i) to evaluate the impact of eucalypt cultivation on C and N in fractions of SOM in soils of different texture in Rio Grande do Sul State; ii) to evaluate the alterations in the stocks of C and N in SOM fractions under influence of the rotation duration, and time after harvest and new planting of eucalypt plantations and; iii) to carry out characterization of molecular composition of fulvic acids (FA) and humic acids (HA) from soils under eucalypt cultivation in different biome in Brazil through 13C Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectroscopy. In the first study it was verified that the clayey soil under eucalypt cultivation (second rotation) presented smaller stocks of C-HA, C associated to humin (C-HU) and the microbial biomass (C-MB), and similar total organic C stock (TOC), C associated to the light organic matter (C-LOM) and C-FA in comparison to the soil under native forest. In the sandy soil with eucalypts plantations in the second rotation there were larger stocks of TOC, C-LOM, C-HA and C-FA than in the forest soil. The clayey soil under eucalypt plantation stored more TOC and humic substances (HS) than the sandy soil. On the other hand, the stocks of C-LOM and C-MB were larger in sandy soil under eucalypt. The clayey soil presented larger capacity to store SOM and HS, because of greater clay content. In the second study a decrease was verified in the TOC, C-HU and C-LOM stocks after 10 years of eucalypt cultivation in a soil previously under native grassland. However, recovery of the stocks of C-MB and C-FA was observed in this period. In the 13 year old eucalypt increases were observed in TOC, C-FA, C-HA, C-LOM (0-100 cm) and C-MB (0-60 cm) stocks. However C stocks in the HU increased only after 22 years of eucalypt cultivation. When the 13 year old plantations were harvested and a new planting was performed, increases in TOC, C-FA, C-HA, C-HU and N-HU along with reductions in LOM and MB were verified after year (0- 100 cm). After four years of the new planting, decreases were observed in C-LOM stocks and SOM mummified fractions. Eucalypt plantation management with short rotations and more frequent reforms seems not to provide enough time for the recovery of SOM. In the third study 13C NMR associated with advanced procedures of DP/MAS (Direct Polarization/Magic Angle Spinning), CP/TOSS (Cross Polarization/Total Suppression of Sidebands), and CSA (Chemical Shift Anisotropy) allowed obtaining more quantitative estimates of the degree of HS aromaticity. According to the results DP-based aromaticity was greater than the CP-based aromaticity. The major NMR-identifiable components in these HS were primarily: aromatics, COO groups, peptides, lignins, carbohydrate and nonpolar aliphatics. The replacement of native vegetation by eucalypt plantations increases the relative contribution of nonpolar aliphatic groups in HA from soils previously under Atlantic Forest (Sooretama and Montanha sites), grassland and the Cerrado (Curvelo site only) biomes. The same trend was observed for FA. There is evidence of substantial contribution of lignin-derived C for HA and FA, especially in sites planted with Brachiaria sp pastures. In all biomes the dipolar dephasing technique confirmed the presence of condensed C in the aromatic regions, possibly inherited from charred materials derived from natural and anthropic fires in the region. The ratio of alkyl to O alkyl (A/O-A ratio) decreased from HA to FA, revealing a more advanced humification degree of HA.Universidade Federal de Viços

Estoque de carbono e quantificação de substâncias húmicas em Latossolo submetido a aplicação contínua de lodo de esgoto

Este estudo teve como objetivo avaliar o efeito da aplicação contínua de doses de lodo de esgoto oriundo da Estação de Tratamento de Esgoto de Barueri, SP, sobre os teores e estoques de C e sobre as alterações na distribuição de substâncias húmicas em Latossolo Vermelho distroférrico. O experimento foi instalado em 1999, no Campo Experimental da Embrapa Meio Ambiente, em Jaguariúna-SP; os dados foram obtidos após a sexta aplicação de lodo e cultivo sucessivo de milho. Foram utilizadas, nas diferentes parcelas experimentais, as seguintes doses acumuladas de lodo de esgoto (base seca): 0, 30, 60, 120 e 240 Mg ha-1, sendo estudados os tratamentos: (L0) testemunha sem adição de lodo; e aplicação de lodo de esgoto visando fornecer uma (L1), duas (L2), quatro (L4) e oito (L8) vezes a dose de N requerida pelo milho. Foram avaliados os teores e o estoque de C orgânico nas camadas de solo de 0–10, 10–20, 20–40 e 40–60 cm. Os teores de C associados às substâncias húmicas foram avaliados na camada de solo de 0–10 cm. O teor e o estoque de C orgânico aumentaram com o acréscimo nas doses de lodo de esgoto aplicadas, até a camada de solo de 0–20 cm. A maior parte (50–66 %) do C associado às substâncias húmicas está presente no solo na forma de humina, seguido por C-fração ácidos fúlvicos e C-fração ácidos húmicos, nesta ordem. A aplicação de lodo de esgoto implica maior acúmulo de substâncias húmicas no solo, mas as proporções de C-humificado da matéria orgânica não são alteradas.This study was carried out to evaluate the effect of continuous sewage sludge applications (Sewage Treatment Station of Barueri, São Paulo State, Brazil) on the C content and stock and on the distribution of C-humic fractions of a Red Latosol (Oxisol). The experiment was installed in 1999 on an experimental field of Embrapa Environment, in Juaguariúna (SP). The data were collected after the sixth sludge application (SS) with corn cultivation. The following accumulated SS doses (dry base) were tested: 0, 30, 60, 120, and 240 Mg ha-1 and the treatments were: control without SS addition(L0); SS application to supply one (L1), two (L2), four (L4) and eight (L8) times the N corn requirement. Carbon contents and stocks were evaluated in the soil layers 0–10, 10–20, 20–40 and 40–60 cm, and the C associated to humic substances 0–10 cm deep. As the SS applications increased, the C content and stock rose in the 0–20 cm soil layer. Most soil C (50–66 %) is associated to the humin pool, followed by fulvic acid fraction-C and then humic acid fraction-C. Sewage sludge applications result in higher contents of C-humic substances in soil, though the proportion of mineralized C in soil humus remained unchanged

Clonal teak litter in tropical soil: decomposition, nutrient cycling, and biochemical composition

Litter decomposition dynamics and nutrient release are also dependent on their biochemical composition, and such information is important for adequate nutritional management but is still incipient for plants like teak. This study aimed to evaluate the decomposition dynamics, nutrient release, and biochemical composition of clonal teak litter. The study was conducted in areas of clonal teak stands, in São José do Rio Claro, Mato Grosso, Brazil. Litter collectors were arranged in the area to collect material along the entire dry period. Subsequently, this litter was placed in litter bags, which were distributed in the area. The litter bags were collected every month, for 0.91 years, to determine the dry matter and mineral nutrient contents, in order to estimate the decomposition and nutrient release. Litter biochemical composition was determined at the times of 0, 0.25, 0.58, 0.75, and 0.91 years. Teak litter, essentially leaves, had a half-life time (t 1/2 ) of dry matter and C of 0.74 years, due to the high content of insoluble lignin, which corresponds to 2.28 Mg ha -1 of dry matter and 1.2 Mg ha -1 of C. The t 1/2 values of N and P release (1.20 and 1.01 years) were higher than those of K, Ca, and Mg (0.08, 0.47, and 0.66 years, respectively). Hence, the nutrient release rate of the litter followed the descending order: K > Ca > Mg > P > N. The litter biochemical composition at the end of the experimental period showed reductions of 18.7 % in polysaccharides and holocellulose, 56 % in polyphenols, 56.3 % in tannins, 22.2 % in extractives, and 28.5 % in soluble lignin; and increases of 25.6 % in insoluble lignin and 22.6 % in total lignin. These data are useful for the balance of carbon and mineral nutrients and to support fertilization management in teak plantations in low-fertility soils

Infravermelho na caracterização de ácidos húmicos de latossolo sob efeito de uso contínuo de lodo de esgoto

Objetivou-se caracterizar, por meio de espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (IVTF), possíveis mudanças na natureza química de ácidos húmicos (AHs) extraídos de amostras de Latossolo (0-10 cm) do Campo Experimental da Embrapa Meio Ambiente, em Jaguariúna (SP). Os dados foram obtidos após seis cultivos de milho e a aplicação de doses variáveis de lodo de esgoto de Barueri (LB) (base seca), conforme os tratamentos avaliados: LB0, LB1, LB2, LB4 e LB8, sendo 0, 1, 2, 4 e 8 vezes a necessidade de N para o milho. Como referência, foi amostrada uma área sob mata. Foram obtidos espectros de ácidos húmicos e do lodo de esgoto utilizado no experimento, e calculados os índices de hidrofobicidade (IH) e de condensação (IC) nas amostras de ácidos húmicos. Foram notadas pequenas alterações na natureza química de AHs de áreas tratadas com lodo de esgoto, em relação à testemunha. Os AHs apresentam grupos aromáticos, -OH fenólicos, -COOH, estruturas alifáticas, carboidratos e impurezas minerais. O uso contínuo de elevadas doses de LB reduziu a concentração de C-alifático e o grau de condensação dos ácidos húmicos, o que sinaliza que há frações orgânicas com maior biodisponibilidade no solo. Na área de mata, o material húmico se caracteriza pelo caráter hidrofóbico e pelo baixo grau de condensação.This study was carried out to characterize the possible changes in the chemical nature of humic acids extracted from an Oxisol (0-10 cm) by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), in the experimental area of Embrapa Meio Ambiente, in Jaguariúna (SP), Brazil. The data were obtained after six corn cultivations, and application of variable doses of sewage sludge (dry basis) from Barueri (BSS), in the treatments: BSS0 - control without sewage sludge application; NPK - mineral fertilization as required by corn; application of BSS to supply one (BSS1), two (BSS2), for four (BSS4), and eight (BSS8) times the N required by corn. As a reference, a forest area close to the experiment was also sampled. FTIR spectra of humic acids (HA) and the sewage sludge used in the experiments were obtained, and the hydrophobicity (HI) and condensation (CI) indexes for the HA samples were calculated. Small changes in the chemical nature of HA from soil treated with BSS were observed in comparison to that from the control soil. The HA analyzed contained aromatic, phenolics, and carboxylic groups, aliphatic structures, carbohydrates and mineral impurities. The continuous use of high BSS doses reduced the aliphatic-C and condensation degree of HA in the soil, which indicates the presence of organic materials with higher bioavailability in these areas. In the area under forest, the HA fraction was characterized by the hydrophobic character and low condensation degree