Selectivity of soil constituents by termites in the construction of Brazilian termite mounds

Termites can create structures that alter the physical and chemical properties of soils. In this process, termites are selective about the soil constituents they will use to construct their mounds. Considering the common occurrence of termite mounds in Brazilian soils, this study aimed to investigate the selective action of termites in the mound building process. Samples were collected from six termite mounds and control soils (at a distance of 15 to 30 m from the termite mound) in different regions in Brazil to analyze the fine earth fraction. The content of clay fraction, organic C and Fe in pedogenic iron oxides increased in the mounds resulting in specific surface area increments. X-ray diffraction indicated a selectivity of termites by clay-sized particles such as kaolinite, gibbsite and iron oxides (hematite and goethite) rather than larger particles such as quartz. The proportion of low-crystalline iron oxides and the maghemite amount decreased in the mounds. The change of color parameters in the termite mounds was due to a combination of increase in clay fraction, organic carbon and iron oxides. The techniques used were sensitive, indicating changes and similarities between the control soils and the termite mounds.(AU)

Modeling and prediction of sulfuric acid digestion analyses data from PXRF spectrometry in tropical soils

Sulfuric acid digestion analyses (SAD) provide useful information to environmental studies, in terms of the geochemical balance of nutrients, parent material uniformity, nutrient reserves for perennial crops, and mineralogical composition of the soil clay fraction. Yet, these analyses are costly, time consuming, and generate chemical waste. This work aimed at predicting SAD results from portable X-ray fluorescence (pXRF) spectrometry, which is proposed as a “green chemistry” alternative to the current SAD method. Soil samples developed from different parent materials were analyzed for soil texture and SAD, and scanned with pXRF. The SAD results were predicted from pXRF elemental analyses through simple linear regressions, stepwise multiple linear regressions, and random forest algorithm, with and without incorporation of soil texture data. The modeling was developed with 70 % of the data, while the remaining 30 % was used for validation through calculation of R2, adjusted R2, root mean square error, and mean error. Simple linear regression can accurately predict SAD results of Fe2O3 (R2 0.89), TiO2 (R2 0.96), and P2O5 (R2 0.89). Stepwise regressions provided accurate predictions for Al2O3 (R2 0.87) and Ki - molar weathering index (SiO2/Al2O3) (R2 0.74) by incorporating soil texture data, as well as for SiO2 (R2 0.61). Random forest also provided adequate predictions, especially for Fe2O3 (R2 0.95), and improved results of Kr - molar weathering index (SiO2/(Al2O3 + Fe2O3)) (R2 0.66), by incorporation of soil texture data. Our findings showed that the SAD results could be accurately predicted from pXRF data, decreasing costs, time and the production of laboratory waste.

Modeling and prediction of sulfuric acid digestion analyses data from PXRF spectrometry in tropical soils

Sulfuric acid digestion analyses (SAD) provide useful information to environmental studies, in terms of the geochemical balance of nutrients, parent material uniformity, nutrient reserves for perennial crops, and mineralogical composition of the soil clay fraction. Yet, these analyses are costly, time consuming, and generate chemical waste. This work aimed at predicting SAD results from portable X-ray fluorescence (pXRF) spectrometry, which is proposed as a “green chemistry” alternative to the current SAD method. Soil samples developed from different parent materials were analyzed for soil texture and SAD, and scanned with pXRF. The SAD results were predicted from pXRF elemental analyses through simple linear regressions, stepwise multiple linear regressions, and random forest algorithm, with and without incorporation of soil texture data. The modeling was developed with 70 % of the data, while the remaining 30 % was used for validation through calculation of R2, adjusted R2, root mean square error, and mean error. Simple linear regression can accurately predict SAD results of Fe2O3 (R2 0.89), TiO2 (R2 0.96), and P2O5 (R2 0.89). Stepwise regressions provided accurate predictions for Al2O3 (R2 0.87) and Ki - molar weathering index (SiO2/Al2O3) (R2 0.74) by incorporating soil texture data, as well as for SiO2 (R2 0.61). Random forest also provided adequate predictions, especially for Fe2O3 (R2 0.95), and improved results of Kr - molar weathering index (SiO2/(Al2O3 + Fe2O3)) (R2 0.66), by incorporation of soil texture data. Our findings showed that the SAD results could be accurately predicted from pXRF data, decreasing costs, time and the production of laboratory waste.(AU)

Provenance of heavy and clay minerals in bottom sediments of Green Lake, an Amazonian fluvial lake in Brazil / Proveniência de minerais pesados e argilominerais em sedimentos de fundo do Lago Verde, um lago fluvial amazônico no Brasil

Studies on provenance of minerals in Amazonian rivers focus mostly on suspended sediments, while processes that control bottom-sediment production and distribution are still little known. We determined the provenance of the bottom sediments of Green Lake, a micro-basin draining into the Tapajós River, in the eastern Brazilian Amazon. We used X-ray powder diffraction (XRD), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscope (SEM) and, cathodoluminescence techniques to analyze clay, light and heavy minerals of 22 samples. The lake is L-shaped, with 5.5 m maximum depth, and predominance of mud over sand in the center. Quartz and feldspar were dominant in the light fraction, while zircon, tourmaline, kyanite, rutile, and staurolite were dominant in the heavy fraction. The clay fraction was dominated by kaolinite, with morphology and degree of crystallinity indicative of a detrital origin related to weathering. The Alter do Chão Formation (ACF) is suggested as the main source of sand sediments and heavy minerals, due to their mineralogical and percentage similarity. The provenance of kaolinite was mainly the ACF, with a minor contribution of the Amazon and Tapajós rivers. The primary origin of the heavy minerals in the ACF indicates the basement of the Amazonas Basin as source rock and this formation as a source of sediments for Green Lake through weathering and erosion processes under current tropical conditions. The presence of Aulacoseira granulata and Aulacoseira ambigua indicates the importance of current erosive processes on sediment production.(AU)

Estudos de proveniência em rios amazônicos concentram-se principalmente em sedimentos suspensos, enquanto os processos que controlam a produção e distribuição de sedimentos de fundo ainda são pouco conhecidos. Sedimentos de fundo do Lago Verde foram estudados com o objetivo principal de determinar a proveniência sedimentar. Utilizamos técnicas de difração de raios-X em pó (DRX), espectroscopia no infravermelho com transformação de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e catodoluminescência para analisar argilas e minerais pesados em 22 amostras. O Lago Verde tem forma em L, profundidade máxima de 5.5 m, com predomínio da fração lama sobre areia no centro do lago. Quartzo e feldspato foram dominantes na fração leve, e zircão, turmalina, cianita, rutilo e estaurolita na fração pesada. A fração argila foi dominada por caulinita, cuja morfologia e grau de cristalinidade indicam origem detrítica relacionada com ação intempérica. A Formação Alter do Chão (FAC), substrato do Lago Verde, é indicada como principal fonte dos sedimentos arenosos e minerais pesados, dada a semelhança mineralógica e percentual. A caulinita foi derivada da FAC, mas não como única fonte. Os rios Amazonas e Tapajós têm uma pequena contribuição para a proveniência da caulinita. A origem primária dos minerais pesados na FAC indica o embasamento da Bacia do Amazonas como rochas fonte, e esta formação funciona com fonte de sedimentos para o Lago Verde, a partir dos processos de intemperismo e erosão, sob condições tropicais atuais. A presença de Aulacoseira granulata e Aulacoseira ambigua indicou o papel importante dos processos erosivos atuais na produção de sedimentos.(AU)

Influence of summer crop residues on 15N present in organic matter fractions under two lowland soils / Influência de resíduos de culturas de verão sobre o 15 N em frações da matéria orgânica de dois solos de terras baixas

The state of Rio Grande do Sul has about 20% of the total area as lowland soils, suitable for flooded rice (Oryza sativa). In order to mitigate damage caused by rice monoculture, new crops such as sorghum (Sorghum bicolor) and soybean (Glycine max) have been cultivated in these areas. With different qualities of crop residues, it is expected a change in soil organic matter (SOM) dynamics and consequently, nitrogen (N) availability. The objective of this study was to evaluate the influence of rice, soybean and sorghum crop residues on the N present in physical fractions of SOM of two lowland soils, using labeled 15N technique, under incubation for 180 days in aerobic condition and more 180 days in anaerobic condition. At 30, 180 and 360 days of incubation the remaining N of the plant residues and N destination from the residues in both soils were quantified in the physical fractions of SOM >250 μm, 250-53 μm and <53 μm. The soil with higher amount of clay+silt received a larger quantity of 15N from residues, while flooding of the soil after 180 days caused a loss of N added to the soil by the soybean and sorghum residues. In general, larger amounts of 15N were reported in the fraction <53 μm, associated with clay minerals, throughout the incubation period. These N losses should be considered in N fertilization for the following crops in rotation with flooded rice.(AU)

O Rio Grande do Sul possui cerca de 20% da área total de solos de terras baixas, propícias para o cultivo do arroz (Oryza sativa) irrigado por inundação. Buscando mitigar danos ocasionados com o monocultivo de arroz, novas culturas, como o sorgo (Sorghum bicolor) e a soja (Glycine max), têm sido cultivadas nestas áreas. Com diferentes qualidades de resíduos culturais, espera-se uma alteração na dinâmica da matéria orgânica do solo (MOS) e, consequentemente, do nitrogênio (N). O objetivo deste estudo foi avaliar a influência de resíduos culturais de arroz, soja e sorgo na quantidade de N em frações físicas da MOS de dois solos de terras baixas, utilizando a técnica de marcação isotópica de 15N das culturas e uma incubação por um ciclo de 180 dias em condição aeróbica e mais 180 dias em condição anaeróbica. Aos 30, 180 e 360 dias de incubação foi quantificado o N remanescente dos resíduos vegetais e destino do N proveniente dos resíduos nos dois solos em frações físicas da MOS >250 μm, 250-53 μm e <53 μm. O solo com maior quantidade de argila+silte recebeu maior quantidade de 15N dos resíduos, enquanto que o alagamento do solo após 180 dias de incubação ocasionou uma perda do N adicionado ao solo pelos resíduos de soja e sorgo. De maneira geral, foram encontradas maiores quantidades de 15N na fração <53 μm, associado aos argilominerais. As perdas de N devem ser consideradas na adubação nitrogenada para as culturas sequentes nos sistemas de rotação de culturas com arroz irrigado.(AU)

Chemical, physical and mineralogical attributes of the soils of the Sertanejo pediplain in the sisal-growing areas of the semiarid Bahia / Atributos químicos, físicos e mineralógicos de solos do Pediplano Sertanejo cultivado com sisal no semiárido baiano

Information and available knowledge of the soils of the Sertanejo pediplain are relatively scarce and restricted to survey data. Researches about soil characterization and classification contributes to the knowledge of different soil orders within a region and allows information to be obtained systemically based on the physical, chemical, and mineralogical properties of the soil. This study aimed to evaluate the genesis of the Sertanejo pediplain soils, through the characterization of the chemical and mineralogical properties and classification of the soils of the sisal-growing region. Five soil profiles located in Araci, Retirolândia, St. Dominic, and Valente, cities located in the sisal-growing areas of the Bahia semiarid region, were studied, described morphologically, and analyzed for chemical (pH H2O and KCl, Ca2+, Mg2+, K+, Na+, Al3+, H+ + Al3+, P, and TOC) and mineralogical attributes. Most evaluated soil classes were formed by lithological discontinuity of material. The main processes involved in the formation of such soil classes were: cumulization, accretion, and lessivage. The mineralogy of the clay fraction observed was complex and included a variety of minerals, with a predominance of kaolinite and bayerite. In addition, we also found goethite and illite in most of the studied profiles, both in the sediment, horizons P1 C2, and in the crystalline horizon P1 Cr, P2 Bi, P3 2Cr, and P5 Bi. The soils were classified up to the fourth category level, as Entisol Eutrophic Inceptisol (RRE), Alfisols Haplic typical Eutrophic (SXE), and Inceptisols Ta Eutrophic vertissólico (CXve).(AU)

As informações e o conhecimento disponível sobre os solos presentes no Pediplano Sertanejo são relativamente escassas, restringindo-se a informações produzidas pelos levantamentos em nível exploratório ou de reconhecimento. Pesquisas pedológicas sobre caracterização, mineralogia e classificação de solos, contribuem para o conhecimento das diversas ordens de solo de uma região e permitem sistematizar informações sobre os atributos físicos, químicos e mineralógicos dos solos. Este estudo objetivou determinar as propriedades químicas e mineralógicas, bem como a classificação de solos do Pediplano Sertanejo, representativos da região sisaleira. Cinco perfis de solos localizados nos municípios de em Araci, Retirolândia, São Domingos e Valente pertencentes à região sisaleira, semiárido baiano, foram abertos, descritos morfologicamente e analisados nos seus atributos químicos (pH em água e KCl, Ca2+, Mg2+, K+, Na+, Al3+, H+ +Al3+, P e C) e mineralógicos. A maioria das classes de solos avaliadas são formadas por descontinuidade litológica. Os principais processos envolvidos na formação das classes de solos foram: cumulização, agradação e lessivagem. A mineralogia da fração argila observada é complexa e composta de uma variedade de minerais, com predomínio da caulinita e bayerita. Além destes, também foram encontrados goethita e ilita na maioria dos perfis estudados, tanto no sedimento, nos horizontes P1 C2, como no cristalino, horizontes P1 Cr, P2 Bi, P3 2Cr e P5 Bi. Os solos foram classificados, até o quarto nível categórico, como: Neossolo Regolítico Eutrófico léptico (RRe); Planossolo Háplico Eutrófico típico (SXe) e Cambissolo Háplico Ta Eutrófico vertissólico (CXve).(AU)

Genotoxicity effects on Geophagus brasiliensis fish exposed to Doce River water after the environmental disaster in the city of Mariana, MG, Brazil / Efeitos da genotoxicidade em peixes da espécie Geophagus brasiliensis expostos a água do Rio Doce após o desastre ambiental na cidade de Marina, MG, Brasil

The Doce River basin has suffered the largest environmental accident ever occurred in Brazil with the influx of tailings from Fundão and Santarém, belonging to Samarco mining company, due to the disaster in Mariana. A spill between 50 and 60 million m3 of tailings was estimated by the company. According to Samarco, the wastewater was composed mainly of clay, silt and heavy metals like iron, copper and manganese. Thereby, the objective of the present study was evaluated the genotoxic damage in juvenile of Geophagus brasiliensis (Quoy e Gaimard, 1824) exposed to Doce river water before (DRWBA Doce River water before acident) and after (DRWAA Doce River water after acident) the influx of tailings from the Germano and Santarém Dam disasters in Mariana, MG, Brazil. For this, 24 individuals of the species G. brasiliensis (obtained on IFES/ALEGRE fish culture) were submitted to a bioassay with three treatments and eight replicates. The treatments were: 1) Control water (water from the urban water supply system, filtered with a 0.45 µm membrane), 2) DRBA and 3) DRAA. After 96 h, these fishes were anesthetized to remove blood for evaluation of genotoxic damage (micronucleus and comet). For the bioassay, a total of 80 L of The Doce River water were collected before the influx of tailings and after the influx and then submitted to metal quantification analysis. Fish exposed to DRWBA and DRWAA treatments showed a significant increase in both the number of erythrocyte micronuclei and the DNA damage index in relation to the control fish; however, they did not present any differences between the two treatments. The results demonstrate that the DRWBA treatment was already genotoxic for the fish, mainly due to dissolved Cu concentrations in the water. The DRWAA treatment probably presented genotoxicity due to the increase in the dissolved fraction and synergistic effects of several metals found in the tailings of the Mariana accident.(AU)

A bacia do Rio Doce sofreu o maior acidente ambiental com o influxo de rejeitos de Fundão e Santarém, pertencentes à empresa de mineração Samarco, devido ao desastre em Mariana. Um derramamento entre 50 e 60 milhões de m3 de rejeitos foi estimado pela empresa. De acordo com a Samarco, o rejeito despejado era composto principalmente de argila, silte e alguns metais pesados como ferro, cobre e manganês. Com isso, o presente estudo teve como objetivo avaliar os danos genotóxicos em juvenis de Geophagus brasilienses expostos a água do rio Doce antes (DRWAA água do Rio Doce antes do acidente) e depois (DRWBA- água do Rio Doce depois do acidente) da chegada dos rejeitos do rompimento das barragens de Germano e Santarém em Mariana, MG, Brasil. Para isso, 24 indivíduos da espécie G. brasilienses (obtidos na piscicultura do IFES/ALEGRE) foram submetidos a um bioensaio com três tratamentos e oito réplicas. Os tratamentos eram: 1) Controle (com água do abastecimento urbano, filtrada com filtro analítico de 0,45 µm); 2) DRWBA e 3) DRWAA. Após um período de 96 h, esses peixes foram anestesiados para retirada de sangue para avaliação dos danos genotóxicos (micronúcleo e cometa). Para a realização do bioensaio, um total de 80 L de água do Rio Doce foram coletados antes da chegada dos rejeitos e outros 80 L foram coletados depois da chegada dos rejeitos e ambas foram submetidas a análises de quantificação de metal. Os peixes expostos ao DRWBA e ao DRWAA apresentaram um aumento significativo na quantidade de micronúcleos eritrocitários e no índice de danos do DNA em relação aos peixes controle, no entanto não apresentaram diferenças entre si. Os resultados obtidos demonstram que a DRWBA já era genotóxica para os peixes, principalmente, em função das concentrações de Cu dissolvido na água. A DRWAA apresentou genotixicidade, provavelmente, em função do aumento da fração dissolvida e do efeito sinérgico de diversos metais presentes nos rejeitos do acidente de Mariana.(AU)

Mineralogia da argila e propriedades químicas de solos do Planalto Norte Catarinense / Clay mineralogy and chemical properties of soils in the north plateau of Santa Catarina state

No Planalto Norte Catarinense são escassas as informações sobre a composição mineralógica dos solos e há poucos perfis de solo descritos e caracterizados para a região. O mapa de solos de Santa Catarina indica predominância de Cambissolos, Neossolos Litólicos e Latossolos, com Gleissolos ocupando áreas de várzeas. Esses solos ocorrem em relevo desde plano até forte ondulado, onde pequenos e médios proprietários rurais desenvolvem cultivos diversificados, com áreas expressivas de reflorestamentos com pinus. Este trabalho objetivou aprofundar o conhecimento sobre a mineralogia e as propriedades químicas de alguns desses solos, desenvolvidos de rochas sedimentares de distintas formações geológicas. Foram descritos e amostrados 5 (cinco) perfis de solo, sendo um Latossolo e quatro Cambissolos.  Na TFSA, foram feitas análises físicas (areia, silte, argila) e químicas de caracterização básica ( pH em água e sal, carbono orgânico, Ca, Mg, K, Na, Al, H+Al) e com base nesses parâmetros foi calculada a CTC efetiva, CTC pH7, Soma e Saturação por Bases. Análises mineralógicas foram conduzidas na fração argila do horizonte B de cada solo, utilizando-se difratometria de raios X. Todos os solos apresentaram reação muito ácida, com baixa soma e saturação por bases e teores elevados de carbono orgânico e Al trocável. A mineralogia da fração argila revelou predomínio de caulinitas em todos os solos, com quantidades consideráveis de illita, gibbsita e vermiculita com hidroxi-Al entrecamadas.

In the North Plateau of Santa Catarina state, Brazil, there is little information about the mineralogical composition of the soils and a few soil profiles were described and characterized in the region. The two generalized soil maps of Santa Catarina indicate predominance of Inceptisols, Entisols and Oxisols, with hydromorphic soils occupying areas of floodplains. These soils occur in relief from plane to strong wavy, where small and medium rural farmers develop diversified crops, with significant areas with pine reforestation. This work aimed to increase the knowledge of the mineralogical and chemical properties of some of these soils developed from sedimentary rocks of different geological formations. Five soil profiles were described and sampled, included one oxisol and four Inceptisols. In fine earth, physical (sand, silt, clay) and chemical analyzes were performed (pH in water, organic carbon, Ca2+, Mg, K, Na, Al, H + Al) and based on these attributes was calculated effective CEC, CEC at pH7, sum of bases and base saturation. Mineralogical analyzes were conducted in the clay fraction of the B horizon of each soil, using X-ray diffraction techniques. All soils showed very acid reaction, with low sum of bases and base saturation and high levels of organic carbon and exchangeable Al. The clay mineralogy revealed predominance of kaolinite in all soils, with considerable amounts of gibbsite, and vermiculite with hydroxy-Al interlayered.

Mineralogia da argila e propriedades químicas de solos do Planalto Norte Catarinense / Clay mineralogy and chemical properties of soils in the north plateau of Santa Catarina state

No Planalto Norte Catarinense são escassas as informações sobre a composição mineralógica dos solos e há poucos perfis de solo descritos e caracterizados para a região. O mapa de solos de Santa Catarina indica predominância de Cambissolos, Neossolos Litólicos e Latossolos, com Gleissolos ocupando áreas de várzeas. Esses solos ocorrem em relevo desde plano até forte ondulado, onde pequenos e médios proprietários rurais desenvolvem cultivos diversificados, com áreas expressivas de reflorestamentos com pinus. Este trabalho objetivou aprofundar o conhecimento sobre a mineralogia e as propriedades químicas de alguns desses solos, desenvolvidos de rochas sedimentares de distintas formações geológicas. Foram descritos e amostrados 5 (cinco) perfis de solo, sendo um Latossolo e quatro Cambissolos.  Na TFSA, foram feitas análises físicas (areia, silte, argila) e químicas de caracterização básica ( pH em água e sal, carbono orgânico, Ca, Mg, K, Na, Al, H+Al) e com base nesses parâmetros foi calculada a CTC efetiva, CTC pH7, Soma e Saturação por Bases. Análises mineralógicas foram conduzidas na fração argila do horizonte B de cada solo, utilizando-se difratometria de raios X. Todos os solos apresentaram reação muito ácida, com baixa soma e saturação por bases e teores elevados de carbono orgânico e Al trocável. A mineralogia da fração argila revelou predomínio de caulinitas em todos os solos, com quantidades consideráveis de illita, gibbsita e vermiculita com hidroxi-Al entrecamadas.(AU)

In the North Plateau of Santa Catarina state, Brazil, there is little information about the mineralogical composition of the soils and a few soil profiles were described and characterized in the region. The two generalized soil maps of Santa Catarina indicate predominance of Inceptisols, Entisols and Oxisols, with hydromorphic soils occupying areas of floodplains. These soils occur in relief from plane to strong wavy, where small and medium rural farmers develop diversified crops, with significant areas with pine reforestation. This work aimed to increase the knowledge of the mineralogical and chemical properties of some of these soils developed from sedimentary rocks of different geological formations. Five soil profiles were described and sampled, included one oxisol and four Inceptisols. In fine earth, physical (sand, silt, clay) and chemical analyzes were performed (pH in water, organic carbon, Ca2+, Mg, K, Na, Al, H + Al) and based on these attributes was calculated effective CEC, CEC at pH7, sum of bases and base saturation. Mineralogical analyzes were conducted in the clay fraction of the B horizon of each soil, using X-ray diffraction techniques. All soils showed very acid reaction, with low sum of bases and base saturation and high levels of organic carbon and exchangeable Al. The clay mineralogy revealed predominance of kaolinite in all soils, with considerable amounts of gibbsite, and vermiculite with hydroxy-Al interlayered.(AU)

Mineralogy, magnetic susceptibility and geochemistry of Fe-rich Oxisols developed from several parent materials

Fe-rich Oxisols on mafic rocks in Brazil generally have high magnetic susceptibility with high contents of some trace elements. These are taxonomically similar soils; however, differences in magnetic and geochemical properties may affect agricultural or environmental usability and subsequent management. This study investigated the pedogenesis of Fe-rich Oxisols from various parent materials and evaluated the lithogenetic influence on magnetic susceptibility and trace elements contents. Soil samples were collected from Bw horizons in 13 Rhodic Oxisols and a Typic Oxisol developed from several parent materials in Minas Gerais State, Brazil. Soils were analyzed by X-ray diffractometry (XRD) and magnetometry. Soil chemical analyses consisted of sulfuric and total (tri-acid) digestions and selective Fe oxides dissolutions and statistical correlations were determined. Fe-rich Oxisols presented a typical mineralogical composition of highly weathered soils with structural stability. The results confirm the difficulty to identify accurately magnetic minerals in different grain sizes using XRD. However, coarse fractions still exert dominant influence on the magnetic properties of the Fe-rich Rhodic Oxisols. In addition, coarse fractions probably contribute to the enrichment of superparamagnetic particles for the clay fraction. Although highly weathered, Fe-rich Oxisols may have their geochemical attributes still controlled by the parent material, where trace elements seem to be correlated with the magnetic minerals in the coarse fractions. Thus, the natural replacement of some trace elements from soil-solution equilibrium reactions during plant development could be more effective in soils with higher magnetic particles concentrations in the coarse fractions.

Mineralogy, magnetic susceptibility and geochemistry of Fe-rich Oxisols developed from several parent materials

Fe-rich Oxisols on mafic rocks in Brazil generally have high magnetic susceptibility with high contents of some trace elements. These are taxonomically similar soils; however, differences in magnetic and geochemical properties may affect agricultural or environmental usability and subsequent management. This study investigated the pedogenesis of Fe-rich Oxisols from various parent materials and evaluated the lithogenetic influence on magnetic susceptibility and trace elements contents. Soil samples were collected from Bw horizons in 13 Rhodic Oxisols and a Typic Oxisol developed from several parent materials in Minas Gerais State, Brazil. Soils were analyzed by X-ray diffractometry (XRD) and magnetometry. Soil chemical analyses consisted of sulfuric and total (tri-acid) digestions and selective Fe oxides dissolutions and statistical correlations were determined. Fe-rich Oxisols presented a typical mineralogical composition of highly weathered soils with structural stability. The results confirm the difficulty to identify accurately magnetic minerals in different grain sizes using XRD. However, coarse fractions still exert dominant influence on the magnetic properties of the Fe-rich Rhodic Oxisols. In addition, coarse fractions probably contribute to the enrichment of superparamagnetic particles for the clay fraction. Although highly weathered, Fe-rich Oxisols may have their geochemical attributes still controlled by the parent material, where trace elements seem to be correlated with the magnetic minerals in the coarse fractions. Thus, the natural replacement of some trace elements from soil-solution equilibrium reactions during plant development could be more effective in soils with higher magnetic particles concentrations in the coarse fractions.(AU)

Genotoxicity effects on Geophagus brasiliensis fish exposed to Doce River water after the environmental disaster in the city of Mariana, MG, Brazil

Abstract The Doce River basin has suffered the largest environmental accident ever occurred in Brazil with the influx of tailings from Fundão and Santarém, belonging to Samarco mining company, due to the disaster in Mariana. A spill between 50 and 60 million m3 of tailings was estimated by the company. According to Samarco, the wastewater was composed mainly of clay, silt and heavy metals like iron, copper and manganese. Thereby, the objective of the present study was evaluated the genotoxic damage in juvenile of Geophagus brasiliensis (Quoy e Gaimard, 1824) exposed to Doce river water before (DRWBA Doce River water before acident) and after (DRWAA Doce River water after acident) the influx of tailings from the Germano and Santarém Dam disasters in Mariana, MG, Brazil. For this, 24 individuals of the species G. brasiliensis (obtained on IFES/ALEGRE fish culture) were submitted to a bioassay with three treatments and eight replicates. The treatments were: 1) Control water (water from the urban water supply system, filtered with a 0.45 µm membrane), 2) DRBA and 3) DRAA. After 96 h, these fishes were anesthetized to remove blood for evaluation of genotoxic damage (micronucleus and comet). For the bioassay, a total of 80 L of The Doce River water were collected before the influx of tailings and after the influx and then submitted to metal quantification analysis. Fish exposed to DRWBA and DRWAA treatments showed a significant increase in both the number of erythrocyte micronuclei and the DNA damage index in relation to the control fish; however, they did not present any differences between the two treatments. The results demonstrate that the DRWBA treatment was already genotoxic for the fish, mainly due to dissolved Cu concentrations in the water. The DRWAA treatment probably presented genotoxicity due to the increase in the dissolved fraction and synergistic effects of several metals found in the tailings of the Mariana accident.

Resumo A bacia do Rio Doce sofreu o maior acidente ambiental com o influxo de rejeitos de Fundão e Santarém, pertencentes à empresa de mineração Samarco, devido ao desastre em Mariana. Um derramamento entre 50 e 60 milhões de m3 de rejeitos foi estimado pela empresa. De acordo com a Samarco, o rejeito despejado era composto principalmente de argila, silte e alguns metais pesados como ferro, cobre e manganês. Com isso, o presente estudo teve como objetivo avaliar os danos genotóxicos em juvenis de Geophagus brasilienses expostos a água do rio Doce antes (DRWAA água do Rio Doce antes do acidente) e depois (DRWBA- água do Rio Doce depois do acidente) da chegada dos rejeitos do rompimento das barragens de Germano e Santarém em Mariana, MG, Brasil. Para isso, 24 indivíduos da espécie G. brasilienses (obtidos na piscicultura do IFES/ALEGRE) foram submetidos a um bioensaio com três tratamentos e oito réplicas. Os tratamentos eram: 1) Controle (com água do abastecimento urbano, filtrada com filtro analítico de 0,45 µm); 2) DRWBA e 3) DRWAA. Após um período de 96 h, esses peixes foram anestesiados para retirada de sangue para avaliação dos danos genotóxicos (micronúcleo e cometa). Para a realização do bioensaio, um total de 80 L de água do Rio Doce foram coletados antes da chegada dos rejeitos e outros 80 L foram coletados depois da chegada dos rejeitos e ambas foram submetidas a análises de quantificação de metal. Os peixes expostos ao DRWBA e ao DRWAA apresentaram um aumento significativo na quantidade de micronúcleos eritrocitários e no índice de danos do DNA em relação aos peixes controle, no entanto não apresentaram diferenças entre si. Os resultados obtidos demonstram que a DRWBA já era genotóxica para os peixes, principalmente, em função das concentrações de Cu dissolvido na água. A DRWAA apresentou genotixicidade, provavelmente, em função do aumento da fração dissolvida e do efeito sinérgico de diversos metais presentes nos rejeitos do acidente de Mariana.

Fractions of soil organic matter in the vineyards of altitude regions in Santa Catarina / Compartimentos da matéria orgânica do solo em vinhedos altomontanos em Santa Catarina

The implementation of agricultural systems such as viticulture can quantitatively and qualitatively affect the contents of soil organic matter (SOM). These changes may modify the edaphic features of the soil as well as the soil quality. The objective of this study was to evaluate the chemical and physical fraction of SOMand to analyze changes in the carbon stock and C management index in areas of implanted vineyards in altitude regions of Santa Catarina. Four regions were selected: Region I (Urubici); Region II (San Joaquim); Region III (Campos Novos) and Region IV (Água Doce). In each region, we selected vineyards implanted between 2001 and 2005 as well as surrounding forested areas. Disturbed and undisturbed samples were collected from the 0-5, 5-10, and 10-20 cm layers of the soil. Samples were prepared in the laboratory to obtain air-dried soft soil, which was then used for the analysis of several parameters, namely total organic carbon (TOC), carbon stock,and chemical fractionation of the soil. The chemical fractionation was then used to determine carbon content in the fulvic acid fraction (C-FAF), humic acid fraction (C-HAF), and humin fraction (C-HUM). We also analyzed particle size, quantified the levels of particulate carbon (COp) and carbon associated with clay and silt (COam), and calculated the carbon management index (CMI). We evaluated normality and homogeneity for all data. The resultswere evaluated with an analysis of variance and subsequent F-test. Mean values were compared using a5% Students t-test and subsequently submitted to a Tukeys test. The highest TOC levels were observedin Region II in the 0-5 cm layer in both vineyard and forested areas. Vineyard areas exhibited lowervalues of TOC, Cop, and COam compared to forested areas indicating that the management adopted inthese areas contributed to the reduction of these fractions. Forested areas exhibited a higher proportionof Cop compared to vineyard areas...(AU)

A implantação de sistemas agrícolas como a viticultura pode afetar quantitativamente e qualitativamente o conteúdo de matéria orgânica no solo (MOS). Estas transformações podem modificar os atributos edáficos do solo, bem como sua qualidade. Assim, o objetivo desse estudo foi de avaliar a compartimentalização da MOS, com o emprego do fracionamento químico e físico da MOS e verificar as mudanças no estoque de carbono e no índice de manejo de C em áreas de vinhedos implantados nas regiões de altitude de SC. Foram selecionadas quatro regiões de altitude: Região I (Urubici); Região II (São Joaquim); Região III (Campos Novos); Região IV (Água Doce). Em cada região foram selecionadas áreas de vinhedos implantados entre os anos de 2001 e 2005 e também áreas de floresta. Foram coletadas amostras deformadas e indeformadas nas camadas de 0-5; 5-10;10-20 cm. As amostras foram preparadas em laboratório para obtenção da terra fina seca ao ar, material este que foi utilizado para realizar as análises de carbono orgânico total (COT), o estoque de carbono no solo, fracionamento químico, determinando-se os teores de carbono na fração ácido fúlvico (C-FAF), fração ácido húmico (C-FAH) e fração humina (C-HUM) e granulométrico, quantificando-se os teores de carbono particulado (COp) e o associado a argila e silte (COam), além do cálculo do índice de manejo do carbono. Para todos os dados foi realizada a avaliação da normalidade e homogeneidade. Os resultados foram submetidosà análise de variância com aplicação do teste F e os valores médios comparados entre si pelo teste ta 5%, e, posteriormente, submetidos ao teste de Tukey. Os maiores teores de COT foram observadosna região II, na camada de 0-5cm, tanto nas áreas dos vinhedos como na área de floresta. As áreas dosvinhedos apresentaram menores valores de COT, COp e COam quando comparadas as de floresta o queindica que o manejo adotado nessas áreas está contribuindo para a redução dessas frações...(AU)

Genotoxicity effects on Geophagus brasiliensis fish exposed to Doce River water after the environmental disaster in the city of Mariana, MG, Brazil

Abstract The Doce River basin has suffered the largest environmental accident ever occurred in Brazil with the influx of tailings from Fundão and Santarém, belonging to Samarco mining company, due to the disaster in Mariana. A spill between 50 and 60 million m3 of tailings was estimated by the company. According to Samarco, the wastewater was composed mainly of clay, silt and heavy metals like iron, copper and manganese. Thereby, the objective of the present study was evaluated the genotoxic damage in juvenile of Geophagus brasiliensis (Quoy e Gaimard, 1824) exposed to Doce river water before (DRWBA Doce River water before acident) and after (DRWAA Doce River water after acident) the influx of tailings from the Germano and Santarém Dam disasters in Mariana, MG, Brazil. For this, 24 individuals of the species G. brasiliensis (obtained on IFES/ALEGRE fish culture) were submitted to a bioassay with three treatments and eight replicates. The treatments were: 1) Control water (water from the urban water supply system, filtered with a 0.45 µm membrane), 2) DRBA and 3) DRAA. After 96 h, these fishes were anesthetized to remove blood for evaluation of genotoxic damage (micronucleus and comet). For the bioassay, a total of 80 L of The Doce River water were collected before the influx of tailings and after the influx and then submitted to metal quantification analysis. Fish exposed to DRWBA and DRWAA treatments showed a significant increase in both the number of erythrocyte micronuclei and the DNA damage index in relation to the control fish; however, they did not present any differences between the two treatments. The results demonstrate that the DRWBA treatment was already genotoxic for the fish, mainly due to dissolved Cu concentrations in the water. The DRWAA treatment probably presented genotoxicity due to the increase in the dissolved fraction and synergistic effects of several metals found in the tailings of the Mariana accident.

Resumo A bacia do Rio Doce sofreu o maior acidente ambiental com o influxo de rejeitos de Fundão e Santarém, pertencentes à empresa de mineração Samarco, devido ao desastre em Mariana. Um derramamento entre 50 e 60 milhões de m3 de rejeitos foi estimado pela empresa. De acordo com a Samarco, o rejeito despejado era composto principalmente de argila, silte e alguns metais pesados como ferro, cobre e manganês. Com isso, o presente estudo teve como objetivo avaliar os danos genotóxicos em juvenis de Geophagus brasilienses expostos a água do rio Doce antes (DRWAA água do Rio Doce antes do acidente) e depois (DRWBA- água do Rio Doce depois do acidente) da chegada dos rejeitos do rompimento das barragens de Germano e Santarém em Mariana, MG, Brasil. Para isso, 24 indivíduos da espécie G. brasilienses (obtidos na piscicultura do IFES/ALEGRE) foram submetidos a um bioensaio com três tratamentos e oito réplicas. Os tratamentos eram: 1) Controle (com água do abastecimento urbano, filtrada com filtro analítico de 0,45 µm); 2) DRWBA e 3) DRWAA. Após um período de 96 h, esses peixes foram anestesiados para retirada de sangue para avaliação dos danos genotóxicos (micronúcleo e cometa). Para a realização do bioensaio, um total de 80 L de água do Rio Doce foram coletados antes da chegada dos rejeitos e outros 80 L foram coletados depois da chegada dos rejeitos e ambas foram submetidas a análises de quantificação de metal. Os peixes expostos ao DRWBA e ao DRWAA apresentaram um aumento significativo na quantidade de micronúcleos eritrocitários e no índice de danos do DNA em relação aos peixes controle, no entanto não apresentaram diferenças entre si. Os resultados obtidos demonstram que a DRWBA já era genotóxica para os peixes, principalmente, em função das concentrações de Cu dissolvido na água. A DRWAA apresentou genotixicidade, provavelmente, em função do aumento da fração dissolvida e do efeito sinérgico de diversos metais presentes nos rejeitos do acidente de Mariana.

Frações de fósforo e correlação com atributos edáficos sob sistemas de plantio direto e integração lavoura-pecuária no Cerrado goiano / Phosphorus fractions and correlation with soil attributes under no-tillage and crop-livestock integration systems in Cerrado of Goias

Os objetivos deste trabalho foram avaliar as frações de fósforo (P) orgânico e inorgânico do solo, além de determinar os teores de fósforo remanescente (Prem) e correlacionar as frações do P com alguns atributos edáficos em áreas com diferentes sistemas de uso do solo no Cerrado goiano. Os sistemas agrícolas utilizados foram: integração lavoura-pecuária ILP (milho+braquiária/feijão/algodão/soja), sistema plantio direto SPD (girassol/milheto/soja/milho) e como referência, o Cerrado natural (Cerradão). Em área de Latossolo Vermelho e relevo plano, coletaram-se amostras de solo nas camadas de 0,00-10,0, 0,10-0,20, 0,20-0,30 e 0,30-0,40 m de profundidade. Foram determinados os teores de P orgânico Po (H+, OH- e lábil-L), P inorgânico Pi (H+, OH- e L), P-total (Pt) e Prem. Por meio de correlações de Pearson estimou-se a dependência entre as frações de P e alguns atributos edáficos (argila, frações da matéria orgânica do solo MOS, atributos químicos via adubação e óxidos de ferro). De maneira geral, os maiores teores de PiH+, PoH+, PtH+, PiOH-, PtOH-, PiL, PoL, PtL e Prem (0,00-0,10 m) foram encontrados no sistema de ILP em comparação ao SPD. Em relação à profundidade, os maiores teores das frações de P foram observados na camada superficial. As áreas cultivadas apresentaram maiores valores das frações de P quando comparada a área de Cerradão. Verificou-se dependência da fração PiH+ com a argila e a fertilidade (adubação); a fração PoH+ está relacionada aos óxidos de ferro (Fed e Feo) e as frações da MOS; a fração PiOH- mostrou-se dependente dos óxidos de ferro e do carbono da fração ácido fúlvico (C-FAF) e P, enquanto a fração PoOH- relacionou-se com o carbono da fração ácido húmico (C-FAH) e o Mg, Al e K. A fração PiL está relacionada a argila e adubação; enquanto o PoL, aos óxidos de ferro, ao C-FAF e C-FAH e a adubação.(AU)

The objectives of this study were to evaluate the fractions of organic phosphorus (P) and inorganic soil, and to determine the remaining phosphorus (Prem) and correlate the fractions of P with some soil attributes in areas with different land use systems in the Cerrado region, Goias State. The farming systems were used: crop-livestock integration CLI (Brachiaria+corn/beans/cotton/soybean), no-tillage system NTS (sunflower/millet/soybean/corn) and as a reference, the natural Cerrado (Cerradão). In a completely randomized design in Oxisol and relief, were collected soil samples in the layers 0.00-0.10, 0.10-0.20, 0.20-0.30 and 0.30-0.40 m depth. Were determined organic P Po (H+, OH- and labile-L), inorganic P Pi (H+, OH-, and L), P-total (Pt) and Prem. Through Pearson correlations estimated the dependency between P fractions and some soil attributes (clay, fractions of soil organic matter SOM, soil chemical attributes via fertilization, and iron oxides). In general, the highest levels of PiH+, PoH+, PtH+, PiOH-, PtOH-, PiL, PoL, PtL and Prem (0.00-0.10 m) were found in the CLI system compared to the NTS. Regarding depth, the highest levels of P fractions were observed in the surface layer. The cultivated areas had higher values of P fractions when compared to Cerrado area. It was observed dependence of the fraction PiH+ with clay and fertility (fertilizer); fraction PoH+ is related to iron oxides (Fed and Feo) and SOM fractions, the fraction PiOH- was dependent on iron oxides and carbon of fulvic acid fraction (C-FAF) and P, while the fraction PoOH- related with the carbon of humic acid fraction (C-HAF) and Mg, Al and K. The fraction is related PiL clay and fertilizer, while the PoL, to iron oxides, the C-FAF and C-HAF and fertilizing. CLI system, due to the increased plant intake brachiaria, bovine manure randomly left in the area and fertilization performed, carries the greater availability of Pi and Po fractions than compared to SPD, without brachiaria.(AU)

Pilarização de argilas e perspectivas de aplicação e de pesquisa agronômica e ambiental / Pillaring of clays and perspective of agronomic and environmental application and research

A exploração das propriedades químicas e estruturais de argilas expansivas, por meio da intercalação de polímeros inorgânicos no espaço interlamelar, permite o desenvolvimento de materiais reativos e com elevado potencial de aplicação tecnológica, agronômica e ambiental. Esta técnica, conhecida como pilarização, já é bastante difundida na área das ciências química e dos materiais, havendo esforços crescentes nos últimos anos para aplicação desses materiais com fins ambientais. Contudo, apenas uma fração do conhecimento acumulado é atualmente utilizada diretamente por cientistas do solo, abrindo oportunidades para novas pesquisas por meio do intercambio de conhecimento entre as diferentes áreas de pesquisa, como físico-química e microbiologia. Portanto, esta revisão apresenta e discute o que são a pilarização e as argilas pilarizadas, métodos de síntese e algumas aplicações nas ciências do solo e ambiental, buscando encorajar mais grupos brasileiros de pesquisa a explorá-las.(AU)

The use of chemical and structural properties of swelling clays intercalated with inorganic polymers allows the development of materials with high reactivity and potential for technological and environmental applications. This technique is known as pillaring and has been studied widely in the field of chemical and material science, but the use of pillared clays for environmental application has increased only in the last few years. Nevertheless, only a fraction of this knowledge is applied by soil scientists being, therefore, an opportunity to develop new studies including a wide range of disciplines, such as physico-chemistry and microbiology. Therefore, this review presents and discusses what are pillaring and pillared clays, methods of synthesis and some applications in soil and environmental science, aiming to encourage more research groups in Brazil to explore it.(AU)

Argila e matéria orgânica e seus efeitos na agregação em diferentes usos do solo / Clay and organic matter and effects on aggregation in different soil uses

Mudanças no uso do solo afetam a quantidade de argila e matéria orgânica do solo (MOS) e estes, por sua vez, afetam a agregação. Avaliou-se como diferentes usos afetaram a agregação de um Argissolo na microrregião do Brejo Paraibano. Foram avaliadas três áreas contíguas com declive fortemente ondulado, sendo uma mata nativa, um plantio de sabiá (Mimosa caesalpiniaefolia) e uma pastagem com brachiaria (Brachiaria decumbens). Foram coletadas amostras de solo para determinação da textura, macro e microagregados secos (Macro-s e Micro-s) e úmidos (Macro-u e Micro-u), diâmetro médio ponderado de agregados secos (DMPA-s) e úmidos (DMPA-u), índice de estabilidade de agregados (IEA), teores de MOS e seu fracionamento em ácido fúlvico (AF), ácido húmico (AH) e humina (HUM), em quatro profundidades: 0,0-2,5 cm, 2,5-5,0 cm, 5,0-10,0 cm e 10,0-20,0 cm. Pôde-se notar que as quantidades de argila, MOS, HUM, Macro-s, Macro-u, DMPA-s, DMPA-u e IEA, são sempre maiores na área de mata nativa, em todas as profundidades. O plantio de sabiá apresentou maiores teores de AH e menores quantidades de Macro-u nas duas últimas profundidades em relação ao pasto. A HUM apresentou melhor correlação com a agregação do solo. Mudanças no uso causaram degradação do solo na microrregião do Brejo Paraibano.(AU)

Changes in soil use affect the amount of clay and soil organic matter (SOM) and these, in turn, affect the aggregation. It was evaluated how different uses affect the aggregation of the micro-region of Brejo Paraibano. Three adjacent areas were evaluated with strongly wavy slope, being one of them native forest, and the other ones a cultivation of sabiá (Mimosa caesalpiniaefolia) and a pasture of brachiaria (Brachiaria decumbens). Soil samples were collected for determination of texture, macro and dry microaggregates (Macro-s e Micro-s) and humid (Macro-u e Micro-u), mean weight diameter of dry aggregates (DMPA-s) and humid (DMPA-u), index of aggregate stability (IEA), contents of SOM and its fractionation in fulvic acid (FA), humic acid (HA) and humin (HUM) at four depths: 0.0-2.5 cm, 2.5-5.0 cm, 5.0-10.0 cm and 10.0-20.0 cm. It was observed that the amount of clay, SOM, HUM, Macro-s, Macro-u, DMPA-s, DMPA-u and IEA are always higher in native forest, at all depths. The cultivation of sabiá has presented higher contents of HA fraction and smaller amounts of Macro-u past two depths in relation to pasture. The HUM has shown better correlation with soil aggregation. Changes in the soil use have caused soil degradation in the microrregion of Brejo Paraibano.(AU)

Fracionamento físico da matéria orgânica e índice de manejo de carbono de um Argissolo submetido a sistemas conservacionistas de manejo / Physical fractionation of organic matter and carbon management index of an Alfisol subjected to conservation management systems

O fracionamento físico da matéria orgânica (MO) do solo é uma alternativa para a obtenção de frações lábeis utilizadas no cálculo do índice de manejo de carbono (IMC). O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência do fracionamento físico granulométrico (53µm) e densimétrico, com soluções de iodeto de sódio 1,8Mg m-3 (NaI) ou politungstato de sódio 2,0Mg m-3 (PTS), na separação das frações lábeis (particulada e leve, respectivamente) da MO e o seu uso na estimativa do IMC. Amostras da camada de 0-20cm de um Argissolo Vermelho sob preparo convencional (PC) e plantio direto (PD), combinados com dois sistemas de culturas (aveia/milho e aveia+ervilhaca/milho+caupi), foram avaliadas quanto ao estoque de carbono orgânico total (COT), e nas frações particulada (COP) e leve (C-FL) da MO. No fracionamento físico densimétrico, com a utilização de NaI, foi recuperado menos C-FL em relação ao uso de PTS. A recuperação de COP no fracionamento granulométrico foi intermediária entre a recuperação de FL-NaI e de FL-PTS. O IMC com os dados do fracionamento granulométrico apresentou elevada correlação com o IMC dos dados de fracionamento densimétrico (NaI e PTS), havendo porém uma subestimação dos resultados com o uso de NaI. Os sistemas de manejo sem revolvimento do solo e com maior aporte de resíduos vegetais resultaram em maior IMC, tanto pelo aumento do índice de labilidade quanto do índice de estoque de carbono. O IMC a partir de frações físicas densimétricas da MO demonstra ser um índice eficiente na discriminação de sistemas de manejo, podendo ser utilizado na avaliação das práticas de manejo do solo.

The physical fractionation of soil organic matter (SOM) is an alternative in assessing the amount of labile fraction that is used to calculate the carbon management index (CMI). The objective this research was to assess the efficiency of particle-size physical fractionation, (53-µm mesh), and density physical fractionation, with sodium iodide 1.8Mg m-3 (NaI) or sodium polytungstate 2.0Mg m-3 (PTS) solutions, at recovering SOM labile fractions (particulate and light, respectively) and at estimating the CMI. Soil samples of the 0-20cm layer of a sandy clay loam Acrisol under conventional tillage (CT) and no-tillage (NT) combined with two cropping systems (oat/maize and oat+vetch/maize+cowpea) were analyzed for stocks of total organic carbon (TOC), particulate organic carbon fraction (POC) and light fraction carbon (LF-C). In density physical fractionation, with the use of NaI was recovered less LF-C than PTS. The recovery of POC by particle-size fractionation was intermediate between the recovery of NaI-LF and PTS-LF. The CMI calculated after particle-size fractionation showed high correlation with CMI after density fractionation with NaI or PTS, although results were rather underestimated with NaI. Conservation management systems without soil disturbance and with higher crop residue addition enhanced the CMI, because of increments of both lability index and carbon pool index. The CMI based on SOM physical densimetrical fraction shows evidence of being and efficient index to discriminate management systems that can be used to assess soil management practices.

Fracionamento físico da matéria orgânica e índice de manejo de carbono de um Argissolo submetido a sistemas conservacionistas de manejo / Physical fractionation of organic matter and carbon management index of an Alfisol subjected to conservation management systems

O fracionamento físico da matéria orgânica (MO) do solo é uma alternativa para a obtenção de frações lábeis utilizadas no cálculo do índice de manejo de carbono (IMC). O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência do fracionamento físico granulométrico (53µm) e densimétrico, com soluções de iodeto de sódio 1,8Mg m-3 (NaI) ou politungstato de sódio 2,0Mg m-3 (PTS), na separação das frações lábeis (particulada e leve, respectivamente) da MO e o seu uso na estimativa do IMC. Amostras da camada de 0-20cm de um Argissolo Vermelho sob preparo convencional (PC) e plantio direto (PD), combinados com dois sistemas de culturas (aveia/milho e aveia+ervilhaca/milho+caupi), foram avaliadas quanto ao estoque de carbono orgânico total (COT), e nas frações particulada (COP) e leve (C-FL) da MO. No fracionamento físico densimétrico, com a utilização de NaI, foi recuperado menos C-FL em relação ao uso de PTS. A recuperação de COP no fracionamento granulométrico foi intermediária entre a recuperação de FL-NaI e de FL-PTS. O IMC com os dados do fracionamento granulométrico apresentou elevada correlação com o IMC dos dados de fracionamento densimétrico (NaI e PTS), havendo porém uma subestimação dos resultados com o uso de NaI. Os sistemas de manejo sem revolvimento do solo e com maior aporte de resíduos vegetais resultaram em maior IMC, tanto pelo aumento do índice de labilidade quanto do índice de estoque de carbono. O IMC a partir de frações físicas densimétricas da MO demonstra ser um índice eficiente na discriminação de sistemas de manejo, podendo ser utilizado na avaliação das práticas de manejo do solo.(AU)

The physical fractionation of soil organic matter (SOM) is an alternative in assessing the amount of labile fraction that is used to calculate the carbon management index (CMI). The objective this research was to assess the efficiency of particle-size physical fractionation, (53-µm mesh), and density physical fractionation, with sodium iodide 1.8Mg m-3 (NaI) or sodium polytungstate 2.0Mg m-3 (PTS) solutions, at recovering SOM labile fractions (particulate and light, respectively) and at estimating the CMI. Soil samples of the 0-20cm layer of a sandy clay loam Acrisol under conventional tillage (CT) and no-tillage (NT) combined with two cropping systems (oat/maize and oat+vetch/maize+cowpea) were analyzed for stocks of total organic carbon (TOC), particulate organic carbon fraction (POC) and light fraction carbon (LF-C). In density physical fractionation, with the use of NaI was recovered less LF-C than PTS. The recovery of POC by particle-size fractionation was intermediate between the recovery of NaI-LF and PTS-LF. The CMI calculated after particle-size fractionation showed high correlation with CMI after density fractionation with NaI or PTS, although results were rather underestimated with NaI. Conservation management systems without soil disturbance and with higher crop residue addition enhanced the CMI, because of increments of both lability index and carbon pool index. The CMI based on SOM physical densimetrical fraction shows evidence of being and efficient index to discriminate management systems that can be used to assess soil management practices.(AU)

Tensile strength and friability of an Alfisol under agricultural management systems

Management systems may influence the structural quality of soils. Tensile strength (TS) and friability (F) are indicators of soil structural quality. The aim of this study was to evaluate the TS and F of an Alfisol under different management systems. The treatments were as follows: (i) soil under conventional system with growing maize after tobacco cultivation, (ii) soil under conventional system with growing maize after use as pasture, (iii) soil under natural pasture, and (iv) a natural area with predominance of spontaneous vegetation. TS and F were evaluated at depths of 0.00-0.05 and 0.05-0.10 m. The water content of soil aggregates, soil particle-size distribution, total organic carbon, carbon in the coarse fraction and carbon associated with minerals were also determined. The increase in clay content and soil organic carbon influences the values of TS. The lowest TS was for the soil under maize cultivation after tobacco in the conventional system. Soil under natural area in the 0.05-0.10 m layer was classified as slightly friable, while other systems were classified as friable. Evaluations of the structural quality of soils under management systems can be performed using TS. However, F was not efficient in detecting changes between the different management systems.