Effects of phosphate, carbonate, and silicate anions on CO2 emission in a typical oxisol from cerrado region / Efeitos dos ânions fosfato, carbonato e silicato na emissão de CO 2 em um latossolo típico da região do cerrado

The effects of agricultural practices on greenhouse gases emissions (e.g. CO2) at the soil-atmosphere interface have been highlighted worldwide. The use of ground limestone has been considered as the main responsible for CO2 emission from soils. However, liming is need as conditioner of acidic soils and the CO2 emission can be compensated due to carbon sequestration by plants. This study simulated under laboratory conditions the effects of two common agricultural practices in Brazil (P-fertilization and liming) on soil CO2 emission. Columns made of PVC tubes containing 1 kg of a typical Dystrophic Red Latosol from Cerrado region were incubated with CaCO3 (simulating liming), CaSiO3 (simulating slag), and different doses of KH2PO4 (simulating P-fertilization). The soil columns were moistened to reach the field capacity (0.30 cm3cm-3) and, during 36 days, CO2 emissions at the soil surface were measured using a portable Licor LI-8100 analyzer coupled to a dynamic chamber. The results showed that CO2 emission was influenced by phosphate, carbonate, and silicate anions. When using CaSiO3, accumulated CO2 emission (36-day period) was 20% lower if compared to the use of CaCO3. The same amount of phosphate and liming (Ca-carbonate or Ca-silicate) added to the soil provided the same amount of CO2 emission. At the same P dose, as Si increased the CO2emission increased. The highest CO2 emission was observed when the soil was amended with the highest phosphate and silicate doses. Based on this experiment, we could oppose the claim that the use of limestone is a major villain for CO2 emission. Also, we have shown that other practices, such as fertilization using P + CaSiO3, contributed to a higher CO2 emission. Indeed, it is important to emphasize that the best practices of soil fertility management will undoubtedly contribute to the growth of crops and carbon sequestration.

Os efeitos das práticas agrícolas nas emissões de gases de efeito estufa (e.g., CO2) na interface solo-atmosfera têm sido destacados em todo o mundo. O uso de calcário tem sido considerado oprincipal responsável pela emissão de CO2 em solos. Entretanto, a calagem é necessária como condicionador de solos ácidos e a emissão de CO2 pode ser compensada devido ao sequestro de carbono pelas plantas. Este estudo simulou, em condições de laboratório, os efeitos de duas práticas agrícolas comuns no Brasil (adubação fosfatada e calagem) na emissão de CO2 do solo. Colunas de tubos de PVC, contendo 1 kg de amostra de um Latossolo Vermelho Distrófico típico da região de Cerrado, foram incubadas com CaCO3 (simulando calagem), CaSiO3 (simulando escória) e diferentes doses de KH2PO4 (simulando fertilização com P). As colunas de soloforam umedecidas para atingir a capacidade de campo (0,30 cm3 cm-3) e, durante 36 dias, as emissões de CO2na superfície do solo foram medidas usando um analisador portátil Licor LI-8100 acoplado a uma câmara dinâmica. Os resultados mostraram que a emissão de CO2 foi influenciada pelos ânions fosfato, carbonato esilicato. Ao usar CaSiO3, a emissão de CO2 acumulada (período de 36 dias) foi 20% menor se comparado ao uso de CaCO3. A mesma quantidade de fosfato e calcário (Ca-carbonato ou Ca-silicato) adicionado ao solo proporcionou a mesma quantidade de emissão de CO2. Na mesma dose de P, o Si aumentou a emissão de CO2. A maior emissão de CO2 foi observada quando o solo foi alterado com as maiores doses de fosfato e silicato. Com base neste experimento, nega-se que o uso de calcário em solos é um grande vilão para a emissão de CO2. Além disso, foi mostrado que outras práticas, como a fertilização usando P + CaSiO3, contribuíram para uma maior emissão de CO2. Assim, é importante enfatizar que práticas adequadas de manejo da fertilidade do solo, sem dúvida, contribuirão para o crescimento das culturas e o sequestro de carbono.

Simulation of use and management effects on the soil organic matter pools of the atlantic forest biome, Brazil / Simulação dos efeitos do uso e manejo sobre os compartimentos da matéria orgânica no solo no bioma da florestal atlântica, Brasil

Soil organic matter simulation in areas under long term use provides an important tool to test future scenarios, enabling the adoption of less impressive management to environment. The purposes of the present study were: a) to simulate, with the Century model, the impacts on soil organic matter, according to the adoption of different crop management, with forage purposes, in two different soils and; b) to validate the Century model for these managements and soils by comparing the simulated values with those measured in the field. The following treatments were evaluated: in the Oxisol area ­ brachiaria pasture with fertilizer (BPw) and without fertilizer (BPwo), the Incept area ­ corn for silage (CS), Coast Cross pasture (CC) and sugar cane field (SC). The microbial biomass represented the active compartment of carbon and nitrogen, the particle free light fraction represented the slow compartment of carbon and nitrogen and the passive pools were determined by the difference of the total minus the active and the slow pools (passive = total ­ (active + slow)). The Century model showed great potential to simulate the dynamics of the total C and N stocks for tropical soils, which was confirmed by similarity between the simulated values and those measured in the field.

Simulação da matéria orgânica no solo em longo prazo é uma ferramenta importante para testar cenários futuros, permitindo a adoção de uma gestão menos impactante ao meio ambiente. Os objetivos do presente estudo foram: (a) simular o modelo do CENTURY, com os impactos sobre a matéria orgânica do solo em função do manejo diferente em culturas com fins de forragem em dois solos diferentes e, (b) comparar o estoque simulado com os reais de matéria orgânica, medidos no campo. Foram avaliados os seguintes tratamentos: na área de Latossolo Vermelho em uso de pastagem com fertilizantes (BPW) e sem fertilizante (BPwo), no Cambissolo - testou os usos com milho para silagem (CS), e pastagem com coast cross (CC) e um plantio de cana-de-açúcar (SC). A biomassa microbiana ativa representa compartimento de carbono e do nitrogênio, a fração leve livre de partículas representada o compartimento lento do carbono e de nitrogênio e os compartimentos passivos foram determinadas pela diferença do total menos o ativo e os compartimentos lentos (Passivo Total = - Ativo + Lento). O modelo Century demonstrou grande potencial para simular a dinâmica do C total e estoques de N para solos tropicais, o que foi comprovado por semelhança entre os valores simulados e medidos no campo.

Metais poluentes e micronutrienes em solos, sob pecuária leiteira em sistema de pastejo direto, no alto da bacia do Rio Paranaíba, Goiás, Brasil / Heavy metals and micronutrients in soils under dairy grazing right on top of the river paranaíba basin in the state of Goiás, Brazil

A preocupação quanto à contaminação do ambiente por meio da atividade leiteira está relacionada ao fato dos dejetos destes bovinos apresentarem metais poluentes em sua constituição; na criação desses animais no sistema de pastejo direto questiona-se a possibilidade da ocorrência de contaminação por estes metais nas aguadas, área onde esses animais se aglomeram em determinados períodos do dia para beberem água e onde defecam. O presente estudo objetivou avaliar os teores dos metais cobre, ferro, manganês, zinco, cádmio, chumbo e cromo em áreas de aguadas e em áreas preservadas (testemunha) de 28 propriedades, agrupadas em seis Ottobacias hidrográficas formadoras do alto da bacia do Rio Paranaíba, no Estado de Goiás. As amostras simples de solos foram coletadas em três profundidades (0-10, 10-20 e 20-30 cm), a partir destas foram obtidas uma amostra composta para cada profundidade nas áreas de aguadas e preservadas. Pela análise de PCA os metais poluentes analisados nos solos de aguada não indicou a ocorrência de contaminação nestes ambientes quando comparados à área preservada. A distribuição aleatória dos teores médios dos metais nas três profundidades estudadas em todos os tratamentos dificulta a definição do potencial de contaminação do solo pelos dejetos originados da atividade leiteira em áreas de aguadas, sob pastejo direto.

In Brazil, the agricultural activity is among the most competitive sectors of national economy, in which milk production has a very significant contribution. Concern about environmental contamination by this activity is related to the fact that dairy cattle manure heavy metals present in the constitution; the creation of such animals in the grazing system directly questions the possibility of any contamination by these metals in the watery, area where these animals congregate at certain times of day for drinking water and where they defecate. This study aimed to evaluate the content of copper, iron, manganese, zinc, cadmium, lead and chromium in watery areas and in conservation areas (control) of 28 properties, grouped into six "otto-basins" forming the upper basin of the Paranaíba River in the State of Goiás. The simple soil samples were collected at three depths (0-10, 10-20 and 20-30 cm) obtained from such a composite sample for each depth in the areas watered and preserved. The analysis of PCA metals pollutants in soils watery areas analyzed did not indicate the occurrence of contamination in these environments when compared to the preserved area. Observed random distribution of average levels of metals in the three studied depths in all treatments, which complicates the definition of the potential for soil contamination by feces of dairy farming originated in watery areas, under rotational grazing.

Influência dos constituintes do esgoto no colapso de um solo arenoso / The influence of sewage constituents in sandy soil collapse

Este trabalho analisa o comportamento colapsível de um solo tropical arenoso inundado com diferentes fluidos de saturação que constituem o esgoto doméstico. Para tal análise, foram levados em consideração parâmetros físicos e químicos e aspectos estruturais do solo no âmbito do fenômeno da colapsibilidade dos solos, assim como as principais características dos fluidos de inundação de água destilada, esgoto doméstico e algumas soluções à base de substâncias que compõem os esgotos e as deformações axiais do solo a um metro de profundidade em ensaios edométricos. As propriedades físicas e químicas dos fluidos de inundação e dos solos, bem como a combinação entre tais propriedades, desempenham relevante papel na compreensão do fenômeno do colapso, mostrando que a sua ocorrência não pode ser atribuída a um ou outro parâmetro do solo ou do fluido isoladamente.

This article evaluates the collapsible behavior of a tropical sandy soil when exposed to different sewage constituent fluids as wetting fluids. The analysis considers the physical, chemical and structural properties of the soil, as well as soil collapsible behavior, the properties of wetting fluids distilled water, domestic sewage, and some solutions composed by substances that constitute sewage, measuring soil deformation in axial compression edometric tests. The physical and chemical properties of fluids and of the soil, as well as their combination, play a relevant role in the comprehension of collapse phenomena, which shows that its occurrence can not be attributed to isolated parameters of soil or fluid.

Comparison of Polycyclic Aromatic Hydrocarbon (PAHs) concentrations in urban and natural forest soils in the Atlantic Forest (São Paulo State)

Studies about pollution by Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) in tropical soils and Brazil are scarce. A study was performed to examine the PAHs composition, concentrations and sources in red-yellow Oxisols of remnant Atlantic Forest of the São Paulo State. Sampling areas were located in an urban site (PEFI) and in a natural one (CUNHA).The granulometric composition, pH, organic matter content and mineralogical composition were determined in samples of superficial soils. The sum of PAHs (ΣHPAs) was 4.5 times higher in the urban area than in the natural one. Acenaphthylene, acenaphthene, fluorene, phenanthrene and fluoranthene have been detected in the soils of both areas and presented similar concentrations. Acenaphthene and fluorene were the most abundant compounds. Pyrene was twice more abundant in the soils of natural area (15 µg.kg-1) than of the urban area and fluoranthene was the dominant compound (203 µg.kg-1) in urban area (6.8 times higher than in the natural area). Some compounds of higher molecular weight, which are tracers of vehicular emissions showed significant concentrations in urban soils. Pyrene represented 79 percent of ΣPAHs whereas it has not been detected in natural soils. The results showed that forest soils in urban area are characterized by the accumulation of high molecular weight compounds of industrial and vehicular origin.

Estudos sobre a poluição por Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPAs) são escassos em solos tropicais e no Brasil. Um estudo foi realizado para examinar a composição, as concentrações e fontes de HPAs encontrados em Latossolos vermelho-amarelo (Oxissolos), remanescentes de Mata Atlântica no Estado de São Paulo. As áreas de estudos localizaram-se em um sítio urbano (PEFI) e um natural (CUNHA). A composição granulométrica, pH, teor de matéria orgânica e composição mineralógica foram determinados em amostras de solo superficial. A soma dos HPAs analisados (ΣHPAs) foi 4,5 vezes mais elevada na área urbana do que na área natural. Acenaftileno, acenafteno, fluoreno, fenantreno e fluoranteno foram detectados, em concentrações similares, nos solos das duas áreas. Acenafteno e fluoreno foram os compostos mais abundantes. O pireno foi duas vezes mais abundante no solo da área natural (15 µg.kg-1), e o fluoranteno foi o composto dominante (203 µg.kg-1) na área urbana (6,8 vezes mais elevado que na área natural). Alguns compostos de alto peso molecular, traçadores de emissões veiculares, foram detectados em quantidades significativas no solo da área urbana. O pireno representou 79 por cento da ΣHPAs, enquanto que não foi detectado na área natural. Estes resultados evidenciaram que os solos de floresta em áreas urbanas são caracterizados pela acumulação de HPAs pesados oriundos de emissões industriais e veiculares.

Carbono orgânico nas frações granulométricas e substâncias húmicas de um Latossolo Vermelho Amarelo distrófico - LVAd sob diferentes agrossistemas

This study aimed to assess the total organic carbon content in chemical and granulometric fraction of an Oxisol from four different land use systems. The soil samples were collected in Juruena and Juara, Mato Grosso (Brazil), and prepared for the physical and chemical fractionations. The results indicated that different land use systems caused significative carbon content changing in both humic substances and granulometric fraction. It was observed from the differentiated concentration of humine and free fulvic acids for each system. The distribution of total organic carbon in the granulometric fraction 53 m was higher than fraction > 53 m for all land use, indicating greater presence of organic material in the silt and clay.

No presente estudo foram avaliados os teores de carbono orgânico total nas frações húmicas e granulométricas de um Latossolo Vermelho Amarelo distrófico sob quatro sistemas de uso: Floresta nativa (FL), agrossilvopastoril (SS), agroflorestal (SA) e pastagem (PA), na região norte mato-grossense. As amostras do solo foram coletadas em Juruena e Juara, Mato Grosso e preparadas para posterior fracionamento físico e químico. Os resultados indicaram que os diferentes sistemas de uso do solo influenciaram diretamente na quantidade de carbono orgânico total das frações granulométricas e das substâncias húmicas dos solos. O sistema agrossilvopastoril apresentou pronunciada diferenciação em relação aos demais sistemas estudados, principalmente quanto à concentração de humina e ácidos fúlvicos livres. A distribuição do carbono orgânico total na fração granulométrica fina ( 53 m) foi superior a da fração grosseira (> 53 m) para todos os agrossistemas, indicando maior presença de material orgânico agregado ao silte e argila.

Fertilization and cover crop effects on soil nitrogen and plant nutrition in a young guarana plantation / Efeitos da fertilização mineral e da cobertura do solo sobre a dinâmica do Nitrogênio e na nutrição de plantas jovens de guaraná

Fruit tree production is gaining an increasing importance in the central Amazon and elsewhere in the humid tropics, but very little is known about the nutrient dynamics in the soil-plant system. The present study quantified the effects of fertilization and cover cropping with a legume (Pueraria phaseoloides (Roxb.) Benth.) on soil nitrogen (N) dynamics and plant nutrition in a young guarana plantation (Paullinia cupana Kunth. (H.B. and K.) var. sorbilis (Mart.) Ducke) on a highly weathered Xanthic Ferralsol. Large subsoil nitrate (NO3-) accumulation at 0.3-3 m below the guarana plantation indicated N leaching from the topsoil. The NO3- contents to a depth of 2 m were 2.4 times greater between the trees than underneath unfertilized trees (P<0.05). The legume cover crop between the trees increased soil N availability as shown by elevated aerobic N mineralization and lower N immobilization in microbial biomass. The guarana N nutrition and yield did not benefit from the N input by biological fixation of atmospheric N2 by the legume cover (P>0.05). Even without a legume intercrop, large amounts of NO3- were found in the subsoil between unfertilized trees. Subsoil NO3- between the trees could be utilized, however, by fertilized guarana. This can be explained by a more vigorous growth of fertilized trees which had a larger nutrient demand and exploited a larger soil volume. With a legume cover crop, however, more mineral N was available at the topsoil which was leached into the subsoil and consequently accumulated at 0.3-3 m depth. Fertilizer additions of P and K were needed to increase subsoil NO3- use between trees.

A produção de fruteiras está ganhando grande importância na Amazônia Central e em outras partes dos trópicos úmidos mas, muito pouco ainda é conhecido sobre a dinâmica de nutrientes no sistema solo-planta. O presente estudo quantificou os efeitos da fertilização mineral e da cobertura do solo com uma leguminosa (Pueraria phaseoloides (Roxb) Benth.) sobre a dinâmica do N no solo e sobre a nutrição de plantas jovens de guaraná (Paullinia cupana Kunth. (H.B. and K.) var. sorbilis (Mart.) Ducke), em um Latossolo Amarelo muito argiloso. Grande acúmulo de nitrato (NO3-) encontrado na profundidade de 0,3 - 3,0m abaixo do plantio de guaraná é um indicativo da lixiviação de N da camada superficial. Os teores de NO3- na profundidade de 2m era 2,4 vezes maior entre as plantas do que na entrelinha que não recebeu fertilização (P<0,05). A leguminosa de cobertura, entre as plantas de guaraná, aumentou a disponibilidade de N, conforme é indicado pela elevada mineralização aeróbica e baixa imobilização de N na massa microbiana. A nutrição nitrogenada e a produção do guaraná não foram beneficiados pela adição de N, via fixação biológica do N2 da atmosfera pela leguminosa de cobertura (P<0,05). Mesmo sem leguminosa nas entrelinhas de plantio, grandes quantidades de NO3- foram encontradas no subsolo, entre plantas não adubadas. O NO3- do subsolo entre as plantas pode, entretanto, ter sido utilizado pelo guaraná fertilizado. Isso pode ser explicado pelo crescimento mais vigoroso das plantas fertilizadas as quais têm uma grande demanda por nutrientes e exploraram maior volume de solo. Com uma leguminosa de cobertura, contudo, mais N mineral foi disponibilizado na camada superficial, o qual foi lixiviado para o subsolo e, consequentemente, acumulado na camada de 0,3 a 3,0m de profundidade. Adições suplementares de P e K foram necessárias para aumentar a utilização do NO3- entre as plantas.

Amazon landforms and soils in relation to biological diversity

Thirteen main landform units are distinguished for the whole of the forested Amazon region, each with its specific soil pattern and vegetation structure. These landform-soil-vegetation units are delineated on a small-scale map and illustrated by a schematic cross-section. Floristic diversity of the gamma type is to be highest on the steepland-and-valley complexes of the Andean fringe, on the crystalline shield uplands, on the inselberg complexes, and on the eutric variant of the western sedimentary plains. Endemism is expected to be highest on the sandy plains, and parts of the table lands and inselberg complexes. Speciation, linked to the concept of forest refuge areas, is likely to be highest on the sandstone table lands, on the stretches of Amazon planalto, and in the areas of relict valleys, in view of the prolonged geomorphological stability of these units.

Foram distinguidas treze unidades de paisagens maiores, em toda região Amazônica florestada, cada unidade com padrão de solos e estrutura de cobertura vegetal específica. Estas unidades de paisagem-solos-vegetação foram delineadas num mapa geral da região e ilustradas por um corte transversal esquemático. A diversidade florística, do tipo gamma, deve ser a mais alta no complexo paisagístico da Selva Alta, bordeando a Cordilheira Andina; nas terras firmes colinosas dos escudos cristalinos; no complexo de inselbergs, e no variante eutrico das terras firmes sedimentárias ocidentais. Estima-se que o endemismo seja mais alto nas planícies arenosas, e em partes dos complexos de chapadões e de inselbergs. Especiação, ligada com o conceito de refúgios florestais, é provavelmente mais alta nos chapadões de areniscos antigos, nas extensões do planalto Amazônico, e nas áreas de vales relictos, considerando a estabilidade geomorfológica prolongada destas unidades.