Heavy metals in the soil and castor bean plants fertilized with sewage sludge stabilized by different processes / Metais pesados no solo e em mamoneira adubada com lodo de esgoto submetido a diferentes processos de estabilização

This study evaluated the levels of heavy metals in the soil and castor bean plant after fertilization with sewage sludge (SS) subjected to different stabilization processes. The study was conducted in a Haplic Cambisol with the following treatments: control (CO), fertilization with solarized sewage sludge (SSS), composted sewage sludge (CSS), vermi composted sewage sludge (VSS), limed sewage sludge (LSS), and mineral fertilizer (MF). The experimental design included a subdivided plot scheme with fertilization being the primary factor and soil layers or leaf parts being the secondary factor. The data obtained were analyzed using analysis of variance and the Scott-Knott test with 5% significance. Fertilization with SSS, CSS, and LSS led to the highest increase in Zn in the soil, mainly in the surface layer. In the leaf tissues, Zn and Cu levels were higher with the CO and SSS treatments, whereas the Ni level was higher with SSS, CSS, VSS, and MF treatments. In general, Zn and Cu levels were higher in the leaf limb than in the petiole, whereas Ni, Pb, and Cr levels were higher in the petiole than in the leaf limb. In any case, no symptoms of toxicity in the plants and no risk of soil contamination were observed with any of the fertilization treatments.

O objetivo deste trabalho foi avaliar os teores de metais pesados no solo e na planta de mamoneira em resposta à adubação com lodo de esgoto (LE) submetido a diferentes processos de estabilização. O experimento foi desenvolvido em Cambissolo Háplico com os tratamentos: testemunha, adubação com LE solarizado, LE compostado, LE vermicompostado, LE caleado e adubação mineral. O delineamento experimental foi em esquema de parcelas subdivididas, sendo as adubações o fator primário e as camadas do solo ou as partes da folha o fator secundário. Os dados obtidos foram submetidos à análise de variância e teste de Scott-Knott a 5% de probabilidade. No solo, as adubações com LE solarizado, compostado e caleado promoveram os maiores incrementos dos teores de Zn, principalmente na camada superficial. No tecido foliar, os teores de Zn e Cu foram mais elevados na testemunha e no LE solarizado, enquanto o Ni foi mais elevado nos LE solarizado, compostado, vermicompostado e na adubação mineral. De modo geral, os maiores teores de Zn e Cu ocorreram no limbo foliar em comparação ao pecíolo, enquanto os teores de Ni, Pb e Cr foram mais elevados no pecíolo do que no limbo foliar. Contudo, não foram constatados sintomas de toxidez nas plantas e nenhum risco de contaminação do solo com os diferentes tipos de adubações realizadas.

Irrigated sugarcane crops improve the quality of soil organic carbon over time / O cultivo da cana-de-açúcar irrigada melhora a qualidade do carbono orgânico do solo ao longo do tempo

The substitution of native vegetation in agricultural systems can cause several changes in the chemical and physical soil attributes, and in the dynamics of soil organic carbon. This study aimed to evaluate changes in soil physical attributes and carbon stock in soil organic matter fractions in irrigated sugarcane crops, as a function of land use and straw management practices over time, in the North of Minas Gerais State, Brazil. Four sugarcane fields with different ages and management systems were studied: Cane 6, Cane 7, Cane 8, and Cane 10. The data obtained were compared with a native vegetation area located near the sugarcane fields, and used as reference for unmanaged soil. In each system, soil samples were collected in the 0-10, 10-20, and 20-30 cm depth layers, to determine the physical attributes, the total organic carbon, and the physical fractions of the soil organic matter. We found that the sugarcane management with the maintenance of a part of the straw on the soil surface contributes to the preservation of the soil structure and the most stable fractions of organic carbon over time. However, in the regions with high annual mean temperature and in the irrigated systems, the soil tillage for the renewal of the sugarcane fields significantly decreases the total soil organic carbono.(AU)

A substituição de áreas de vegetação nativa em áreas agrícolas pode causar diversas alterações nos atributos químicos e físicos e na dinâmica do carbono orgânico do solo. Este estudo teve como objetivo avaliar mudanças nos atributos físicos e no estoque de carbono nas frações de matéria orgânica do solo em canaviais irrigados, em função do uso da terra e das práticas de manejo da palhada, no Norte do Estado de Minas Gerais. Foram estudados quatro canaviais com diferentes idades e sistemas de manejo: Cana 6, Cana 7, Cana 8 e Cana 10. Os dados obtidos foram comparados com os do solo de área de vegetação nativa, próxima aos canaviais, como referência de solo não manejado. Em cada uma das áreas foram coletadas amostras de solo nas camadas de 0-10, 10-20, and 20-30 cm de profundidade, para a determinação dos atributos físicos, carbono orgânico total e fracionamento físico da matéria orgânica do solo. De acordo com os resultados obtidos, o manejo dos canaviais com a manutenção de parte da palha na superfície do solo contribui para a preservação da estrutura do solo e das frações mais estáveis do carbono orgânico ao longo do tempo. Porém, em regiões de alta temperatura média anual e em sistemas irrigados, o preparo do solo para a renovação dos canaviais diminui significativamente o carbono orgânico total do solo.(AU)

Biochar from Caryocar brasiliense as a soil conditioner for common bean plants / Biochar de casca de Caryocar brasiliense como condicionador do solo para o feijoeiro

In recent years there has been a growing interest in the use of organic waste in agriculture. In this way, was aimed with this study to evaluate the biochar from pequi shell (Caryocar brasiliense Cambess) on the soil chemical properties and on the production and nutrition of common bean plants. The experiment was carried out in pots with soil (4 dm³ ~ 5,44 kg), in a completely randomized experimental design, 4 x 3 + 2 factorial scheme, with four replications. The treatments were four doses of biochar (0.0, 2.5, 5.0, 7.5 and 10.0 % v/v), three different particle size (G1, <0.5 mm; G2, 0.5-1,0 mm and G3, 1.0-2.0 mm) and two control treatments, one without and another with addition of soil corrective acidity. The biochar from pequi shell acted as a corrective of soil acidity and as a source of potassium for the plants. However, in higher doses of biochar there was a decrease in bean plants production due to nutritional imbalances.

RESUMO: Nos últimos anos, tem aumentado o interesse crescente pelo uso de resíduos orgânicos na agricultura. Dessa forma, objetivou-se com este estudo avaliar o biochar e a casca do pequi (Caryocar brasiliense Cambess) nas propriedades químicas do solo e na produção e nutrição de plantas de feijoeiro. O experimento foi realizado em vasos com solo (4 dm³ ~ 5,44 kg), em delineamento experimental inteiramente casualizado, em esquema fatorial 4 x 3 + 2, com quatro repetições. Os tratamentos foram quatro doses de biochar (0,0, 2,5, 5,0, 7,5 e 10,0 % v/v), três tamanhos de partículas diferentes (G1, <0,5 mm; G2, 0,5-1,0 mm e G3, 1,0-2,0 mm) e dois tratamentos controle, um sem e outro com adição de corretivo da acidez do solo. O biochar de casca do pequi atuou como corretivo da acidez do solo e como fonte de potássio para as plantas. Entretanto, em doses mais elevadas de biochar, houve uma diminuição na produção das plantas de feijão devido aos desequilíbrios nutricionais.

Influence of base saturation on buckwheat grain and flavonoid production / Influência da saturação por bases na produção de grãos e de flavonoides de trigo-mourisco

Fagopyrum esculentum is highly nutritious due to its proteins of high biological value and high fiber content. Its most relevant property is nonetheless its antioxidant activity, provided by the presence of flavonoids. It is an important pseudocereal in agriculture, animal production, and human food. The objective of study was to evaluate the grain yield and flavonoid production of Fagopyrum esculentum cultivars as a function of base saturation. The experiment was carried out in a greenhouse, in a completely randomized design with four replicates. Treatments were represented by cultivars IPR 91 and IPR 92 and five base saturation levels (9, 31, 53, 75, and 97 %), in a factorial arrangement (2 × 5). Agronomic attributes and total-flavonoid and rutin contents and production were evaluated. Subsequently, the data were subjected to statistical analysis. Base saturation does not affect flavonoid production. However, base saturation influences shoot dry matter yield (maximum at 62.0% base saturation) and grain yield (maximum at 9.00%) in IPR 92. The higher-yielding cultivar is IPR 92. This is the first scientific report of base saturation in the species.(AU)

Fagopyrum esculentum é muito nutritivo por conter proteínas com alto valor biológico e alto teor de fibras, a propriedade mais relevante dele é a atividade antioxidante, devido à presença de flavonoides. É um pseudocereal importante na agricultura, produção animal e alimentação humana. O objetivo desse trabalho foi avaliar a produção de grãos e de flavonoides em cultivares de Fagopyrum esculentum em função da saturação por bases. O experimento foi realizado em casa de vegetação em delineamento inteiramente casualizado, com quatro repetições. Os tratamentos foram as cultivares IPR 91 e IPR 92 e cinco saturações por bases (9, 31, 53, 75 e 97 %), em esquema fatorial (2 × 5). Foram avaliados atributos agronômicos e teor e produção de flavonoides totais e de rutina. Posteriormente os dados foram submetidos a análises estatísticas. Para a produção de flavonoides, a saturação por bases não influencia nos resultados. Porém, para a produção de matéria seca da parte aérea (produção máxima aos 62,0 % de saturação por bases) e para a produção de grãos da IPR 92 (produção máxima aos 9,00 %), a saturação por bases influencia. A cultivar de maior produção é a IPR 92. Esse é o primeiro relato científico de saturação por bases da espécie.(AU)

Alleviation of aluminum and cadmium toxicity by biochar and its potential toxicity to sorghum / Mitigação da toxidez por alumínio e cádmio por biochar e seu potencial tóxico para o sorgo

Biochar has been used as an alternative in organic wastes management and to alleviate trace elements toxicity. The aim of this research was to use a rapid and simple test to detect the potential toxic effects of biochar and its ability to alleviate aluminum and cadmium toxicity to seeds and seedlings of Sorghum bicolor L. Two experiments were carried out in Petri dishes with two different biochars where sorghum seeds were exposed to aluminum (experiment 1) and cadmium (experiment 2) solutions. The experimental designs were completely randomized, with five doses of aluminum or cadmium in aqueous solution (0, 0.5, 1, 2, and 4 mmol/L of Al or Cd), combined with or without the addition of 0.25 g of biochar from sugarcane bagasse or from sewage sludge. Compared to treatments without biochar, in the treatments with biochar, higher seed germination rate and growth of sorghum seedlings were obtained. Moreover, the biochars were not toxic to sorghum and they decreased the toxicity of aluminum and cadmium, mainly the biochar from sewage sludge that presented higher pH and greater occurrence of functional groups in its particles.

O biochar tem sido utilizado como uma alternativa para o manejo de resíduos orgânicos e na remedição da toxidez por elementos traços. Objetivou-se com essa pesquisa usar um teste rápido e simples para detectar os potenciais efeitos tóxicos do biochar e sua capacidade de minimizar a toxidez por alumínio e cádmio para sementes e plântulas de Sorghum bicolor L. Conduziu-se dois experimentos em placas de Petri com dois diferentes biochars onde as sementes de sorgo foram expostas às soluções de alumínio (experimento 1) e cádmio (experimento 2). Os delineamentos experimentais foram inteiramente casualizados, com cinco doses de alumínio ou cádmio na solução aquosa (0, 0,5, 1, 2 e 4 mmol L-1 de Al ou Cd), combinados com ou sem a adição de 0,25g de biochar de bagaço de cana-de-açúcar (BB) ou de lodo de esgoto (BS). Nos tratamentos com biochar, obtém-se maior percentagem de germinação de sementes e crescimento de plântulas de sorgo em relação a ausência de biochar. Além disso, os biochars não são tóxicos para o sorgo e minimizam a toxicidade por alumínio e cádmio, principalmente o BS que apresenta maior pH e maior ocorrência de grupos funcionais em suas partículas.

Alleviation of aluminum and cadmium toxicity by biochar and its potential toxicity to sorghum / Mitigação da toxidez por alumínio e cádmio por biochar e seu potencial tóxico para o sorgo

Biochar has been used as an alternative in organic wastes management and to alleviate trace elements toxicity. The aim of this research was to use a rapid and simple test to detect the potential toxic effects of biochar and its ability to alleviate aluminum and cadmium toxicity to seeds and seedlings of Sorghum bicolor L. Two experiments were carried out in Petri dishes with two different biochars where sorghum seeds were exposed to aluminum (experiment 1) and cadmium (experiment 2) solutions. The experimental designs were completely randomized, with five doses of aluminum or cadmium in aqueous solution (0, 0.5, 1, 2, and 4 mmol/L of Al or Cd), combined with or without the addition of 0.25 g of biochar from sugarcane bagasse or from sewage sludge. Compared to treatments without biochar, in the treatments with biochar, higher seed germination rate and growth of sorghum seedlings were obtained. Moreover, the biochars were not toxic to sorghum and they decreased the toxicity of aluminum and cadmium, mainly the biochar from sewage sludge that presented higher pH and greater occurrence of functional groups in its particles.(AU)

O biochar tem sido utilizado como uma alternativa para o manejo de resíduos orgânicos e na remedição da toxidez por elementos traços. Objetivou-se com essa pesquisa usar um teste rápido e simples para detectar os potenciais efeitos tóxicos do biochar e sua capacidade de minimizar a toxidez por alumínio e cádmio para sementes e plântulas de Sorghum bicolor L. Conduziu-se dois experimentos em placas de Petri com dois diferentes biochars onde as sementes de sorgo foram expostas às soluções de alumínio (experimento 1) e cádmio (experimento 2). Os delineamentos experimentais foram inteiramente casualizados, com cinco doses de alumínio ou cádmio na solução aquosa (0, 0,5, 1, 2 e 4 mmol L-1 de Al ou Cd), combinados com ou sem a adição de 0,25g de biochar de bagaço de cana-de-açúcar (BB) ou de lodo de esgoto (BS). Nos tratamentos com biochar, obtém-se maior percentagem de germinação de sementes e crescimento de plântulas de sorgo em relação a ausência de biochar. Além disso, os biochars não são tóxicos para o sorgo e minimizam a toxicidade por alumínio e cádmio, principalmente o BS que apresenta maior pH e maior ocorrência de grupos funcionais em suas partículas.(AU)

Biochar in sugar beet production and nutrition / Biochar na produção e nutrição da beterraba

The biomass pyrolysis process may be an alternative for the agricultural use of sewage sludge. This study aimed to evaluate the use of of biochars from mixture of sewage sludge and sugarcane bagasse (BB, 1:1 relationship sewage sludge and sugarcane bagasse) on sugar beet (Beta vulgaris L.) production and nutrition. A greenhouse experiment was conducted with five application rates of BB: 0, 2.5, 5, 7.5, and 10% (v/v), and two additional treatments, biochar from sewage sludge (BS, application rate 5% (v/v)) and conventional treatment (CV) that received lime and mineral fertilizer. The treated soils were incubated for 45 days, after which, seedlings were cultivated for 55 days. Biochar produce from sewage sludge and sugarcane bagasse is an alternative technology to reduce the potential for contamination of sewage sludge and to incorporate more stable carbon forms in the soil. Although, biochar has increased soil fertility, fine roots and nutrient uptake efficiency by sugar beet plants, total dry matter yield was significantly lower than that obtained in conventional treatment.(AU)

O processo de pirólise da biomassa pode ser uma alternativa para o uso agrícola de lodo de esgoto. Este trabalho objetivou avaliar o uso de biochar produzido a partir da mistura de lodo de esgoto e bagaço de cana (BB, 1:1 relação lodo de esgoto e e bagaço de cana) na produção e nutrição de beterraba (Beta vulgaris L.). Conduziu-se um experimento em casa de vegetação com cinco dose de BB: 0, 2,5, 5, 7,5 e 10% v/v, e dois tratamentos adicionais, biochar de lodo de esgoto (BS, 5% v/v) e tratamento convencional (CV) com calagem e fertilizantes minerais. Após 45 dias de incubação dos solos tratados, cultivou-se as plantas por 55 dias. O biochar produzido a partir de lodo de esgoto e bagaço de cana-de-açúcar é uma tecnologia alternativa para reduzir o potencial de contaminação do lodo de esgoto e incorporar formas mais estáveis de carbono ao solo. Embora o biochar tenha aumentado à fertilidade do solo, as raízes finas e a eficiência de absorção de nutrientes pelas plantas de beterraba, a produção de matéria seca total foi significativamente menor que a obtida no tratamento convencional.(AU)

Growth and production of common bean fertilized with biochar / Crescimento e produção de feijoeiro adubado com biocarvão

Production of biochar from organic wastes promises to be an interesting source of plant nutrients, thus reducing pressure on natural resources. To assess the effect of biochar prepared from wastes filtration materials on the growth and production of common bean (Phaseolus vulgaris L.), three simultaneous greenhouse experiments were conducted with three different biochar from organic wastes (rice husk, sawdust, and sorghum silage) using as filtration material for swine biofertilizer. In each experiment the treatments consisted of the addition of five different biochar concentrations (0%, 2.5%, 5%, 7.5%, and 10% v/v), arranged in a completely random design, with four repetitions. Application of biochar increased the root dry mass, shoot dry mass, grain dry mass, number of pods and number of grains. These results indicated that biochar contributed significantly to the growth and production of common bean plants.(AU)

A produção de biochar a partir de resíduos orgânicos pode ser uma estratégia agronômica interessante como fonte de nutrientes para as plantas, diminuindo assim, a pressão sobre os recursos naturais. Com o objetivo de avaliar o efeito de biocarvões, produzidos de materiais filtrantes descartados, no crescimento e produção de feijão (Phaseolus vulgaris L.), conduziram-se simultaneamente três experimentos em casa de vegetação. Cada um dos experimentos foi representado pela aplicação de um biochar, os quais foram produzidos a partir de resíduos orgânicos de casca de arroz, serragem e restos de silagem de sorgo, utilizados como material filtrante para o biofertilizante suíno; e os tratamentos avaliados consistiram na adição de cinco níveis de biocarvão, isto é, 0, 2,5%, 5% 7,5% e 10% v/v. Nos três experimentos a aplicação de biochar aumentou a massa seca da raiz, massa seca da parte aérea, massa seca de grãos, número de vagens e número de grãos. Esses resultados indicam que os biochars contribuíram significativamente para o crescimento e produção do feijoeiro.(AU)

Biochar from different residues on soil properties and common bean production

ABSTRACT: The production of biochar from organic residues promises to be an interesting strategy for the management of organic waste. To assess the effect of biochar on soil properties and the production and nutrition of common bean (Phaseolus vulgaris L.), three simultaneous experiments were conducted in a greenhouse with different biochar from organic residues (rice husk, sawdust, and sorghum silage) used as filtration material for swine biofertilizer. In each experiment the treatments consisted of five different biochar concentrations (0, 25, 50, 75 and 100 L m3), arranged in a completely randomized design, with four repetitions. In the experiments, the use of biochar increased soil pH, cation exchange capacity, nutrient availability in the soil, and nutrient accumulation in grains. The biochar concentrations corresponding to the maximum production of grain dry matter of bean plants were 100, 68, and 71 L m3 for biochar from rice husk filter (BRHF), biochar from sawdust filter (BSF), and biochar from sorghum silage filter (BSSF), respectively.

Biochar from different residues on soil properties and common bean production

ABSTRACT: The production of biochar from organic residues promises to be an interesting strategy for the management of organic waste. To assess the effect of biochar on soil properties and the production and nutrition of common bean (Phaseolus vulgaris L.), three simultaneous experiments were conducted in a greenhouse with different biochar from organic residues (rice husk, sawdust, and sorghum silage) used as filtration material for swine biofertilizer. In each experiment the treatments consisted of five different biochar concentrations (0, 25, 50, 75 and 100 L m3), arranged in a completely randomized design, with four repetitions. In the experiments, the use of biochar increased soil pH, cation exchange capacity, nutrient availability in the soil, and nutrient accumulation in grains. The biochar concentrations corresponding to the maximum production of grain dry matter of bean plants were 100, 68, and 71 L m3 for biochar from rice husk filter (BRHF), biochar from sawdust filter (BSF), and biochar from sorghum silage filter (BSSF), respectively.(AU)

Caracterização e estoques de carbono de sistemas agroflorestais no Cerrado de Minas Gerais / Characterization and carbon storage of agroforestry systems in brazilian savannas of Minas Gerais, Brazil

Os sistemas agroflorestais (SAFs) além de geração de renda e conservação da biodiversidade pode ser uma alternativa para a estocagem de carbono. O trabalho teve como objetivo caracterizar três sistemas agroflorestais (SAFs) e estimar os estoques de carbono na fitomassa aérea, na serapilheira e no solo. Os SAFs e suas respectivas vegetações nativas adjacentes foram caracterizados quanto ao número, classificação botânica,distribuição diamétrica e estratificação vertical dos indivíduos arbóreose. Em cada um dos sistemas, foram estimados os estoques de carbono na fitomassa aérea, na serapilheira e no solo. Os SAFs,implantados a partir do manejo da vegetação nativa, apresentaram uma biodiversidade vegetal e estoque de carbono na fitomassa, na serapilheira e no solo semelhantes à área de vegetação nativa adjacente. Por outro lado, os estoques de carbono no SAF implantado em área anteriormente cultivada com culturas anuais apresentou menor diversidade de espécies arbóreas e estoques de carbono na fitomassa, serapilheira e no solo, em relação à vegetação nativa adjacente. Sistemas agroflorestais bem manejados se assemelham à vegetação nativa em estoque de carbono e conservação da biodiversidade dos recursos naturais.(AU)

Agroforestry systems (SAFs) as well as income generation and biodiversity conservation can be an alternative to carbon stocks. The study aimed to characterize and estimate the soil and plant carbon stocks of SAFs in Brazilian savannas of Minas Gerais State, Brazil. Three agroforestry systems and their adjacent native vegetation were evaluated. In addition, the forest inventory, the diameter distribution and vertical stratification of tree species were measured. The SAFs deployed from the management of native vegetation had a plant biodiversity and carbon stock in biomass, litter and soil similar to that of the adjacent area of native vegetation. On the other hand, carbon stocks in SAF deployed in the area cultivated with annual crops had lower species diversity and carbon stocks in biomass, litter and soil in relation to native vegetation adjacent. Agroforestry systems well managed have carbon stocks and biodiversity of natural resources like native vegetation.(AU)