Ecosystem Services and Economic Assessment of Land Uses in Urban and Periurban Areas.

This work quantified ecosystem services (ES) and the geographic gross product (GGP) at municipal level in the Metropolitan Region of Buenos Aires (MRBA), Argentina. The ES offer and GGP were evaluated for each land use (extensive agriculture EA, intensive agriculture IA, urban and periurban agriculture UPA, green areas GA, urban use URB), expressed as a percentage (%), at the municipality level. Municipalities with a greater URB percentage (<70) presented an elevated ES offer from GA. In periurban municipalities EA contributed to ES offer more than other vegetated land uses (IA, GA, and UPA). Urban municipalities presented 20% more GGP than periurban municipalities. The GGP was negatively associated with total ES offer (-0.34) and ES offer from EA (-0.46). The identification and quantification of ES and GGP is relevant for achieving an adequate landscape planning and a sustainable environmental and economic use of urban systems.

New insights into the production, characterization and potential uses of vineyard pruning waste biochars.

Vineyard pruning waste (VP) can be converted into a useful char using pyrolysis as part of a valorization strategy. This study analyzed the effect of temperature (300 and 600 °C) and residence time (1 and 3 h) on an ample number of properties of VP derived biochars, including potential negative environmental impacts. The results showed a clear influence of temperature on biochar's properties and a weaker effect of residence time. Increasing temperature raised soil pH, electrical conductivity (EC), ash and C contents, aromaticity, specific surface area, solid density, mesoporosity and partial graphitization. However, higher pyrolysis temperature reduced O/C and N/C ratios, total N, P and Mg, and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). Particularly, the concentration of water extractable organic carbon (WEOC) decreased dramatically with pyrolysis temperature. Moreover, the WEOC fraction of biochars pyrolyzed at 300 °C exhibited a larger aromaticity than those pyrolyzed at 600 °C. Prolonged residence time increased ash content and fixed carbon (FC) and decreased H/C and O/C ratios; however, most frequently this parameter affected biochar properties following opposite trends for the two pyrolysis temperatures. Hydrophysical properties were adequate to consider VP derived biochars as growing media component. PAH concentration was much lower than thresholds following international standards. The germination index increased with temperature and decreased with residence time, so that phytotoxicity was observed in VP and in biochars pyrolyzed for 3 h. Our research demonstrates that, besides temperature, residence time can be useful to modulate the properties of biochars and that prolonged time effect is temperature-dependent.

Distribuição espacial de atributos do solo na região de El Oro, Equador / Spatial distribution of soil attributes in the region of El Oro, Ecuador

O objetivo deste estudo foi gerar informações por meio da análise de variabilidade, dada estrutura de dependência espacial e da correlação linear de atributos físicos e químicos do solo, a fim de auxiliar no planejamento de atividades agrícolas em seis cidades na província de El Oro, Equador. As coletas de amostras do solo foram realizadas a cada dois quilômetros em forma de grade com pequenas mudanças no campo com trado tipo holandês e GPS para georreferenciamento, na profundidade de 0-0,20 m, totalizando assim 368 pontos na malha amostral. Foram avaliados atributos químicos e físicos dos solos de seis municípios na província de El Oro: Huaquillas, Machala, Chilla, Atahualpa, Portovelo e Las Lajas. A amostragem foi realizada em cada cidade, ou seja, não houve amostram entre elas. As distâncias entre as cidades foram de 20.000 km até 180.000 km. Cada atributo do solo foi submetido a uma análise descritiva inicial, geoestatística e matriz de correlação linear simples. Apenas o pH e areia apresentaram coeficiente de variação considerado “alto”(22,02% e 25,42%), sendo que os outros atributos apresentaram variação “muito alta”. A maioria dos semivariogramas foram ajustados ao modelo esférico. O maior alcance foi indicado pelo magnésio(41.500 m) e o menor pelo cobre(7.740 m). O par Mg versus soma de bases foi a maior correlação linear dentre todos os atributos analisados. O pH se destacou com maior correlação linear entre os outros atributos químicos do solo e suas zonas específicas de manejo. Tendo em vista a grande variação taxonômica do solo, tipos climáticos, culturas utilizadas e manejo adotado, é recomendado uma análise específica em cada cidade para melhores recomendações agrícolas.

The objective of this study was to generate information through the analysis of variability and given structure of spatial dependence as well as the linear correlation of physical and chemical attributes of the soil, in order to assist in the planning of agricultural activities in six cities in the province of El Oro, Ecuador. The soil sample collections were carried out every two kilometers in the form of a grid with small changes in the field with a Dutch-type auger and GPS for georeferencing, with a depth of 0-0.20 m, thus totaling 368 points in the sample grid. Chemical and physical attributes of six municipalities in the province of El Oro were evaluated: Huaquillas, Machala, Chilla, Atahualpa, Portovelo and Las Lajas. The sampling was carried out in each city, but notbetween them. Distances between cities were 20,000 km to 180,000 km. Each soil attribute was subjected to an initial descriptive analysis, geostatistics and simple linear correlation matrix. Only pH and sand showed a high variation coefficient (22.02% and 25.42%) and all other attributes showed very high variation. Most of the semivariograms were adjusted to the spherical model. The longest range was indicated by magnesium (41,500 m) and the shortest by copper (7,740 m). The Mg pair versus sum of bases was the highest linear correlation among all the analyzed attributes. The pH stood out with a greater linear correlation between the other chemical attributes of the soil and its specific management zones. In view of the great taxonomic variation of the soil, climatic types, cultures used and management adopted, a specific analysis in each city is recommended for better agricultural recommendations.

Distribuição espacial de atributos do solo na região de El Oro, Equador / Spatial distribution of soil attributes in the region of El Oro, Ecuador

O objetivo deste estudo foi gerar informações por meio da análise de variabilidade, dada estrutura de dependência espacial e da correlação linear de atributos físicos e químicos do solo, a fim de auxiliar no planejamento de atividades agrícolas em seis cidades na província de El Oro, Equador. As coletas de amostras do solo foram realizadas a cada dois quilômetros em forma de grade com pequenas mudanças no campo com trado tipo holandês e GPS para georreferenciamento, na profundidade de 0-0,20 m, totalizando assim 368 pontos na malha amostral. Foram avaliados atributos químicos e físicos dos solos de seis municípios na província de El Oro: Huaquillas, Machala, Chilla, Atahualpa, Portovelo e Las Lajas. A amostragem foi realizada em cada cidade, ou seja, não houve amostram entre elas. As distâncias entre as cidades foram de 20.000 km até 180.000 km. Cada atributo do solo foi submetido a uma análise descritiva inicial, geoestatística e matriz de correlação linear simples. Apenas o pH e areia apresentaram coeficiente de variação considerado “alto”(22,02% e 25,42%), sendo que os outros atributos apresentaram variação “muito alta”. A maioria dos semivariogramas foram ajustados ao modelo esférico. O maior alcance foi indicado pelo magnésio(41.500 m) e o menor pelo cobre(7.740 m). O par Mg versus soma de bases foi a maior correlação linear dentre todos os atributos analisados. O pH se destacou com maior correlação linear entre os outros atributos químicos do solo e suas zonas específicas de manejo. Tendo em vista a grande variação taxonômica do solo, tipos climáticos, culturas utilizadas e manejo adotado, é recomendado uma análise específica em cada cidade para melhores recomendações agrícolas.(AU)

The objective of this study was to generate information through the analysis of variability and given structure of spatial dependence as well as the linear correlation of physical and chemical attributes of the soil, in order to assist in the planning of agricultural activities in six cities in the province of El Oro, Ecuador. The soil sample collections were carried out every two kilometers in the form of a grid with small changes in the field with a Dutch-type auger and GPS for georeferencing, with a depth of 0-0.20 m, thus totaling 368 points in the sample grid. Chemical and physical attributes of six municipalities in the province of El Oro were evaluated: Huaquillas, Machala, Chilla, Atahualpa, Portovelo and Las Lajas. The sampling was carried out in each city, but notbetween them. Distances between cities were 20,000 km to 180,000 km. Each soil attribute was subjected to an initial descriptive analysis, geostatistics and simple linear correlation matrix. Only pH and sand showed a high variation coefficient (22.02% and 25.42%) and all other attributes showed very high variation. Most of the semivariograms were adjusted to the spherical model. The longest range was indicated by magnesium (41,500 m) and the shortest by copper (7,740 m). The Mg pair versus sum of bases was the highest linear correlation among all the analyzed attributes. The pH stood out with a greater linear correlation between the other chemical attributes of the soil and its specific management zones. In view of the great taxonomic variation of the soil, climatic types, cultures used and management adopted, a specific analysis in each city is recommended for better agricultural recommendations.(AU)

Fractal dimension and geostatistical parameters for soil microrelief as a function of cumulative precipitation

Surface roughness isinfluenced by type and intensity of soil tillage among other factors, and it changes considerably with rain. In microrelief studies the advantages of using indices such as the fractal dimension, D, and the crossover length, l, is that they allow the partition of the roughness characteristics into properties that depend purely on the scale and on a scale free component, respectively. On the other hand, some geostatistical parameters may provide different ways to understand soil surface variability not addressed with fractal parameters. Changes in fractal dimension and semivariogram parameters for surface roughness evolution were evaluated as a function of cumulative rainfall on Oxisol samples over six tillage treatments, namely, disc harrow, disc plow, chisel plow, disc harrow+disc level, disc plow+disc level and chisel plow+disc level. Measurements were taken in each tillage treatment after rainfall events yielding a total of 48 experimental surfaces measured with a pin microrelief meter. The plot had 135 cm by 135 cm and the sample spacing was 25 mm. Trends due to plot slope component with its concavities and convexities and to agricultural practices were removed from field data sets. A semivariogram model was fitted to each of the surfaces and the model parameters were analyzed and related to the fractal dimension, D, and crossover length, l. A relationship was found between the fractal dimension, D, and semivariogram model parameters. The cross over length, l,did not show as strong relationships with the semivariogram model parameters, even though there was a power relation between D and l.

A rugosidade da superfície pode ser influenciada pelo tipo e pela intensidade do preparo do solo entre outros fatores. A vantagem de se usar índices fractais em estudos de microrrelevo é que eles permitem a partição das características da rugosidade em propriedades ou que dependem exclusivamente da escala ou que independem totalmente dela. Por outro lado, a geoestatística prove algumas ferramentas que podem ser úteis no estudo da dinâmica da variabilidade da superfície do solo, diferentes daquelas avaliadas pela dimensão fractal. Verificou-se se é possível aplicar geoestatística na análise da variação do microrrelevo de um Latossolo sob seis tratamentos de preparo do solo, a saber: grade de discos, arado de discos, escarificador, grade de discos+grade niveladora, arado de discos+grade niveladora e escarificador+grade niveladora. As medidas foram feitas logo após o preparo do solo e subseqüentemente após cumulativos eventos de chuva natural. Medições duplicadas foram feitas em cada tratamento para cada data, produzindo um total de 48 superfícies. Um rugosímetro de agulhas foi utilizado para as medidas da rugosidade da superfície. A área de cada parcela era 1,35 m por 1,35 m e as medidas espaçadas de 0,25 m, produzindo um total de 3025 pontos por parcela. Tendência devido à inclinação do terreno e causadas pelo preparo do solo foi removida dos dados experimentais. Foram ajustados modelos aos semivariogramas de cada superfície e os parâmetros desses modelos analisados e relacionados aos parâmetros de dimensão fractal. Foi encontrada relação entre a dimensão fractal, D, e os parâmetros dos modelos dos semivariogramas. O parâmetro de auto-afinidade, l, não mostrou relação forte com parâmetros dos modelos dos semivariogramas apesar de ter tido uma relação de potência entre D e l.

Fractal dimension and geostatistical parameters for soil microrelief as a function of cumulative precipitation

Surface roughness isinfluenced by type and intensity of soil tillage among other factors, and it changes considerably with rain. In microrelief studies the advantages of using indices such as the fractal dimension, D, and the crossover length, l, is that they allow the partition of the roughness characteristics into properties that depend purely on the scale and on a scale free component, respectively. On the other hand, some geostatistical parameters may provide different ways to understand soil surface variability not addressed with fractal parameters. Changes in fractal dimension and semivariogram parameters for surface roughness evolution were evaluated as a function of cumulative rainfall on Oxisol samples over six tillage treatments, namely, disc harrow, disc plow, chisel plow, disc harrow+disc level, disc plow+disc level and chisel plow+disc level. Measurements were taken in each tillage treatment after rainfall events yielding a total of 48 experimental surfaces measured with a pin microrelief meter. The plot had 135 cm by 135 cm and the sample spacing was 25 mm. Trends due to plot slope component with its concavities and convexities and to agricultural practices were removed from field data sets. A semivariogram model was fitted to each of the surfaces and the model parameters were analyzed and related to the fractal dimension, D, and crossover length, l. A relationship was found between the fractal dimension, D, and semivariogram model parameters. The cross over length, l,did not show as strong relationships with the semivariogram model parameters, even though there was a power relation between D and l.

A rugosidade da superfície pode ser influenciada pelo tipo e pela intensidade do preparo do solo entre outros fatores. A vantagem de se usar índices fractais em estudos de microrrelevo é que eles permitem a partição das características da rugosidade em propriedades ou que dependem exclusivamente da escala ou que independem totalmente dela. Por outro lado, a geoestatística prove algumas ferramentas que podem ser úteis no estudo da dinâmica da variabilidade da superfície do solo, diferentes daquelas avaliadas pela dimensão fractal. Verificou-se se é possível aplicar geoestatística na análise da variação do microrrelevo de um Latossolo sob seis tratamentos de preparo do solo, a saber: grade de discos, arado de discos, escarificador, grade de discos+grade niveladora, arado de discos+grade niveladora e escarificador+grade niveladora. As medidas foram feitas logo após o preparo do solo e subseqüentemente após cumulativos eventos de chuva natural. Medições duplicadas foram feitas em cada tratamento para cada data, produzindo um total de 48 superfícies. Um rugosímetro de agulhas foi utilizado para as medidas da rugosidade da superfície. A área de cada parcela era 1,35 m por 1,35 m e as medidas espaçadas de 0,25 m, produzindo um total de 3025 pontos por parcela. Tendência devido à inclinação do terreno e causadas pelo preparo do solo foi removida dos dados experimentais. Foram ajustados modelos aos semivariogramas de cada superfície e os parâmetros desses modelos analisados e relacionados aos parâmetros de dimensão fractal. Foi encontrada relação entre a dimensão fractal, D, e os parâmetros dos modelos dos semivariogramas. O parâmetro de auto-afinidade, l, não mostrou relação forte com parâmetros dos modelos dos semivariogramas apesar de ter tido uma relação de potência entre D e l.

Sediment transport in runoff on rugous soil surface submitted to simulated rainfall

Soil management influences water erosion and sediment size in runoff. With the objective of quantifying sediments in runoff and their relation to runoff velocity (Rv), random roughness (RR), and Ir index, this experiment was carried out from 2003 to 2006, on a typical Hapludox with the following soil management systems submitted to chiseling: i) bare soil with plowing+two disking tillage (BSC); ii) plowing+two disking tillage (CTC); iii) no tillage with crop residues burned (BNTC); and iv) traditional notillage (TNTC). CTC, BNTC and TNTC treatments were cultivated with crop rotation and the BSC treatment was not cultivated. Five simulated rainfall tests were applied, with intensity of 64 mm h-1 and duration of 20, 30, 40, 50 and 60 min. RR was influenced by the residual effect of soil management and by simulated rainfall, and affected the Rv in the three initial rainfall tests. Sediments carried by runoff were influenced by soil management and by simulated rainfall. Most of the sediments were in the size range from 0.5 to > 2 mm, with a higher quantity of fine sediment in BNTC and TNTC treatments than in the other treatments. The D50 index of sediments changed with soil management system and with rainfall tests, decreasing with the increase of the RR and increasing with the increment of Rv and Ir index.

O manejo do solo influencia a erosão hídrica e o tamanho de sedimentos na enxurrada. Com o objetivo de quantificar os sedimentos na enxurrada e relacioná-los com sua velocidade (Ve), com a rugosidade (RR) e com o índice Ir, conduziu-se este estudo entre 2003 e 2006, em um Nitossolo, sob sistemas de manejo do solo submetidos a uma escarificação: i) solo descoberto com aração e duas gradagens (SCE); ii) aração e duas gradagens (PCE); iii) semeadura direta em solo nunca preparado e com resíduos queimados (SQE); e iv) semeadura direta tradicional (STE). Os tratamentos PCE, SQE e STE foram cultivados com rotação de culturas e o SCE não foi cultivado. Foram aplicados cinco testes de chuva simulada, com intensidade constante de 64 mm h-1 e durações de 20, 30, 40, 50 e 60 minutos cada um. A RR foi influenciada pelo efeito residual do manejo do solo e pelas chuvas simuladas e afetou a Ve nos três testes iniciais de chuva. Os sedimentos transportados pela enxurrada foram influenciados pelo manejo do solo e pelas chuvas simuladas; tais sedimentos ocorreram em maior quantidade no tamanho entre 0,5 e > 2 mm do que nos tamanhos menores, com maior quantidade de sedimentos menores nos tratamentos SQE e STE do que nos demais tratamentos. O índice D50 dos sedimentos variou com o manejo do solo e com os testes de chuva, diminuindo com o incremento de RR e aumentando com o incremento de Ve de Ir.

Sediment transport in runoff on rugous soil surface submitted to simulated rainfall

Soil management influences water erosion and sediment size in runoff. With the objective of quantifying sediments in runoff and their relation to runoff velocity (Rv), random roughness (RR), and Ir index, this experiment was carried out from 2003 to 2006, on a typical Hapludox with the following soil management systems submitted to chiseling: i) bare soil with plowing+two disking tillage (BSC); ii) plowing+two disking tillage (CTC); iii) no tillage with crop residues burned (BNTC); and iv) traditional notillage (TNTC). CTC, BNTC and TNTC treatments were cultivated with crop rotation and the BSC treatment was not cultivated. Five simulated rainfall tests were applied, with intensity of 64 mm h-1 and duration of 20, 30, 40, 50 and 60 min. RR was influenced by the residual effect of soil management and by simulated rainfall, and affected the Rv in the three initial rainfall tests. Sediments carried by runoff were influenced by soil management and by simulated rainfall. Most of the sediments were in the size range from 0.5 to > 2 mm, with a higher quantity of fine sediment in BNTC and TNTC treatments than in the other treatments. The D50 index of sediments changed with soil management system and with rainfall tests, decreasing with the increase of the RR and increasing with the increment of Rv and Ir index.

O manejo do solo influencia a erosão hídrica e o tamanho de sedimentos na enxurrada. Com o objetivo de quantificar os sedimentos na enxurrada e relacioná-los com sua velocidade (Ve), com a rugosidade (RR) e com o índice Ir, conduziu-se este estudo entre 2003 e 2006, em um Nitossolo, sob sistemas de manejo do solo submetidos a uma escarificação: i) solo descoberto com aração e duas gradagens (SCE); ii) aração e duas gradagens (PCE); iii) semeadura direta em solo nunca preparado e com resíduos queimados (SQE); e iv) semeadura direta tradicional (STE). Os tratamentos PCE, SQE e STE foram cultivados com rotação de culturas e o SCE não foi cultivado. Foram aplicados cinco testes de chuva simulada, com intensidade constante de 64 mm h-1 e durações de 20, 30, 40, 50 e 60 minutos cada um. A RR foi influenciada pelo efeito residual do manejo do solo e pelas chuvas simuladas e afetou a Ve nos três testes iniciais de chuva. Os sedimentos transportados pela enxurrada foram influenciados pelo manejo do solo e pelas chuvas simuladas; tais sedimentos ocorreram em maior quantidade no tamanho entre 0,5 e > 2 mm do que nos tamanhos menores, com maior quantidade de sedimentos menores nos tratamentos SQE e STE do que nos demais tratamentos. O índice D50 dos sedimentos variou com o manejo do solo e com os testes de chuva, diminuindo com o incremento de RR e aumentando com o incremento de Ve de Ir.

Geostatistical analysis of microrelief of an oxisol as a function of tillage and cumulative rainfall

Surface roughness can be influenced by type and intensity of soil tillage among other factors. In tilled soils microrelief may decay considerably as rain progresses. Geostatistics provides some tools that may be useful to study the dynamics of soil surface variability. The objective of this study was to show how it is possible to apply geostatistics to analyze soil microrelief variability. Data were taken at an Oxisol over six tillage treatments, namely, disk harrow, disk plow, chisel plow, disk harrow + disk level, disk plow + disk level and chisel plow + disk level. Measurements were made initially just after tillage and subsequently after cumulative natural rainfall events. Duplicated measurements were taken in each one of the treatments and dates of samplings, yielding a total of 48 experimental surfaces. A pin microrelief meter was used for the surface roughness measurements. The plot area was 1.35 × 1.35 m and the sample spacing was 25 mm, yielding a total of 3,025 data points per measurement. Before geostatistical analysis, trend was removed from the experimental data by two methods for comparison. Models were fitted to the semivariograms of each surface and the model parameters were analyzed. The trend removing method affected the geostatistical results. The geostatistical parameter dependence ratio showed that spatial dependence improved for most of the surfaces as the amount of cumulative rainfall increased.

A rugosidade da superfície pode ser influenciada pelo tipo e pela intensidade do preparo do solo, entre outros fatores. Em solos preparados o microrrelevo é aplanado consideravelmente com o acúmulo da chuva. A Geoestatística promove algumas ferramentas que podem ser úteis no estudo da dinâmica da variabilidade da superfície do solo. O objetivo desse estudo foi verificar se é possível aplicar geoestatística na análise da variação do microrrelevo do solo. Os resultados foram obtidos num Latossolo sob seis tratamentos de preparo do solo: grade de discos, arado de discos, escarificador, grade de discos + grade niveladora, arado de discos + grade niveladora e escarificador + grade niveladora. As medidas foram feitas logo após o preparo do solo e subseqüentemente após cumulativos eventos de chuva natural. Medições duplicadas foram feitas em cada tratamento para cada data, produzindo um total de 48 superfícies. Um rugosímetro de agulhas foi utilizado para as medidas da rugosidade da superfície. A área de cada parcela era 1,35 m por 1,35 m e as medidas espaçadas de 25 mm, produzindo um total de 3025 pontos por parcela. Antes da análise geoestatística, a tendência foi removida dos dados experimentais por dois diferentes métodos. Foram ajustados modelos aos semivariogramas de cada superfície, e os parâmetros desses modelos foram analisados. O método usado para remover a tendência influenciou os resultados geoestatísticos. O parâmetro geoestatístico razão de dependência mostrou que a dependência espacial aumentou para a maioria das superfícies com o aumento da precipitação pluvial acumulada.

Geostatistical analysis of microrelief of an oxisol as a function of tillage and cumulative rainfall

Surface roughness can be influenced by type and intensity of soil tillage among other factors. In tilled soils microrelief may decay considerably as rain progresses. Geostatistics provides some tools that may be useful to study the dynamics of soil surface variability. The objective of this study was to show how it is possible to apply geostatistics to analyze soil microrelief variability. Data were taken at an Oxisol over six tillage treatments, namely, disk harrow, disk plow, chisel plow, disk harrow + disk level, disk plow + disk level and chisel plow + disk level. Measurements were made initially just after tillage and subsequently after cumulative natural rainfall events. Duplicated measurements were taken in each one of the treatments and dates of samplings, yielding a total of 48 experimental surfaces. A pin microrelief meter was used for the surface roughness measurements. The plot area was 1.35 × 1.35 m and the sample spacing was 25 mm, yielding a total of 3,025 data points per measurement. Before geostatistical analysis, trend was removed from the experimental data by two methods for comparison. Models were fitted to the semivariograms of each surface and the model parameters were analyzed. The trend removing method affected the geostatistical results. The geostatistical parameter dependence ratio showed that spatial dependence improved for most of the surfaces as the amount of cumulative rainfall increased.

A rugosidade da superfície pode ser influenciada pelo tipo e pela intensidade do preparo do solo, entre outros fatores. Em solos preparados o microrrelevo é aplanado consideravelmente com o acúmulo da chuva. A Geoestatística promove algumas ferramentas que podem ser úteis no estudo da dinâmica da variabilidade da superfície do solo. O objetivo desse estudo foi verificar se é possível aplicar geoestatística na análise da variação do microrrelevo do solo. Os resultados foram obtidos num Latossolo sob seis tratamentos de preparo do solo: grade de discos, arado de discos, escarificador, grade de discos + grade niveladora, arado de discos + grade niveladora e escarificador + grade niveladora. As medidas foram feitas logo após o preparo do solo e subseqüentemente após cumulativos eventos de chuva natural. Medições duplicadas foram feitas em cada tratamento para cada data, produzindo um total de 48 superfícies. Um rugosímetro de agulhas foi utilizado para as medidas da rugosidade da superfície. A área de cada parcela era 1,35 m por 1,35 m e as medidas espaçadas de 25 mm, produzindo um total de 3025 pontos por parcela. Antes da análise geoestatística, a tendência foi removida dos dados experimentais por dois diferentes métodos. Foram ajustados modelos aos semivariogramas de cada superfície, e os parâmetros desses modelos foram analisados. O método usado para remover a tendência influenciou os resultados geoestatísticos. O parâmetro geoestatístico razão de dependência mostrou que a dependência espacial aumentou para a maioria das superfícies com o aumento da precipitação pluvial acumulada.

Pb-phytoextraction by maize in a Pb-EDTA treated Oxisol

One of the most viable strategies to restore metal contaminated soils is the introduction of plants specialized in their accumulation or able to tolerate very high metal concentrations. This research evaluated: i. the maize as a Pb-accumulator plant; ii. the effects of EDTA-chelating agent for Pb-uptake by maize; iii. amending effect of EDTA on the soil Pb-availability using different extracts. Treatments consisted of Pb rates (100; 200; 350; 1,200 and 2,400 mg kg-1) applied to a Rhodic Hapludox in the form of Pb3(NO)2 with (0.5 g kg-1) and without EDTA. Lead concentrations were determined in maize plant shoots. Soil available Pb was obtained using DTPA, Mehlich-3 and saturation solutions methods. Ionic speciation in the soil solution was performed using the software Visual-Minteq. Although a low t value was found (t 0.70), Pb concentration were high (>1,500 mg kg-1 of Pb) in maize shoots regardless of EDTA addition. Maize plants treated with EDTA had lower dry matter yield, mainly due to toxic levels of Fe and Al of the Oxisol. All extracting solutions were effective to determine available Pb in soil samples, but the saturation extract is a more difficult and time consuming procedure. At low and medium Pb levels, the plants grew less on EDTA, therefore the phytoextration process was less efficient. The addition of EDTA to the soil is not recommended with the purpose of increasing Pb absorption by maize plants.

Uma das estratégias mais viáveis para a descontaminação de solos é a introdução de plantas especializadas na acumulação ou que toleram altas concentrações de metais. Nesse estudo avaliaram-se: i. o potencial acumulador de Pb de plantas de milho; ii. os efeitos do EDTA na absorção de Pb pelo milho; iii. o efeito do EDTA na disponibilidade de Pb utilizando diferentes extratores. Os tratamentos consistiram em doses de Pb (100; 200; 350; 1.200 and 2.400 mg kg-1) aplicados em um Latossolo na forma de Pb3(NO)2 com (0.5 g kg-1) e sem EDTA. A concentração de Pb foi determinada na parte aérea das plantas de milho, e no solo determinou-se o Pb disponível pelos métodos DTPA, Mehlich-3 e pasta de saturação. A especiação iônica da solução do solo foi determinada utilizando-se o software Visual-Minteq. Embora tenha sido encontrado um baixo valor t (t 0.70), a concentração de Pb na parte aérea do milho foi alta (>1.500 mg kg-1), independente da adição de EDTA. As plantas de milho que receberam EDTA apresentaram redução na massa seca, principalmente devido aos níveis tóxicos de Fe e Al do Latossolo. Todas as soluções extratoras utilizadas foram eficientes em determinar o Pb disponível nas amostras de solo, mas a pasta de saturação foi o processo mais trabalhoso. Em baixa e média concentração de Pb no solo as plantas cresceram menos com EDTA, portanto a fitoextração foi menos eficiente. Não é recomendada a adição de EDTA no solo buscando aumentar a absorção de Pb pelas plantas de milho.

Pb-phytoextraction by maize in a Pb-EDTA treated Oxisol

One of the most viable strategies to restore metal contaminated soils is the introduction of plants specialized in their accumulation or able to tolerate very high metal concentrations. This research evaluated: i. the maize as a Pb-accumulator plant; ii. the effects of EDTA-chelating agent for Pb-uptake by maize; iii. amending effect of EDTA on the soil Pb-availability using different extracts. Treatments consisted of Pb rates (100; 200; 350; 1,200 and 2,400 mg kg-1) applied to a Rhodic Hapludox in the form of Pb3(NO)2 with (0.5 g kg-1) and without EDTA. Lead concentrations were determined in maize plant shoots. Soil available Pb was obtained using DTPA, Mehlich-3 and saturation solutions methods. Ionic speciation in the soil solution was performed using the software Visual-Minteq. Although a low t value was found (t 0.70), Pb concentration were high (>1,500 mg kg-1 of Pb) in maize shoots regardless of EDTA addition. Maize plants treated with EDTA had lower dry matter yield, mainly due to toxic levels of Fe and Al of the Oxisol. All extracting solutions were effective to determine available Pb in soil samples, but the saturation extract is a more difficult and time consuming procedure. At low and medium Pb levels, the plants grew less on EDTA, therefore the phytoextration process was less efficient. The addition of EDTA to the soil is not recommended with the purpose of increasing Pb absorption by maize plants.

Uma das estratégias mais viáveis para a descontaminação de solos é a introdução de plantas especializadas na acumulação ou que toleram altas concentrações de metais. Nesse estudo avaliaram-se: i. o potencial acumulador de Pb de plantas de milho; ii. os efeitos do EDTA na absorção de Pb pelo milho; iii. o efeito do EDTA na disponibilidade de Pb utilizando diferentes extratores. Os tratamentos consistiram em doses de Pb (100; 200; 350; 1.200 and 2.400 mg kg-1) aplicados em um Latossolo na forma de Pb3(NO)2 com (0.5 g kg-1) e sem EDTA. A concentração de Pb foi determinada na parte aérea das plantas de milho, e no solo determinou-se o Pb disponível pelos métodos DTPA, Mehlich-3 e pasta de saturação. A especiação iônica da solução do solo foi determinada utilizando-se o software Visual-Minteq. Embora tenha sido encontrado um baixo valor t (t 0.70), a concentração de Pb na parte aérea do milho foi alta (>1.500 mg kg-1), independente da adição de EDTA. As plantas de milho que receberam EDTA apresentaram redução na massa seca, principalmente devido aos níveis tóxicos de Fe e Al do Latossolo. Todas as soluções extratoras utilizadas foram eficientes em determinar o Pb disponível nas amostras de solo, mas a pasta de saturação foi o processo mais trabalhoso. Em baixa e média concentração de Pb no solo as plantas cresceram menos com EDTA, portanto a fitoextração foi menos eficiente. Não é recomendada a adição de EDTA no solo buscando aumentar a absorção de Pb pelas plantas de milho.

Soil tillage, water erosion, and calcium, magnesium and organic carbon losses

Soil tillage influences water erosion, and consequently, losses of calcium, magnesium and organic carbon in surface runoff. Nutrients and organic carbon are transported by surface runoff in particulate form, adsorbed to soil colloids or soluble in water, depending on the soil tillage system. This study was carried out on an Inceptisol, representative of the Santa Catarina highlands, southern Brazil, between November 1999 and October 2001, under natural rainfall. The soil tillage treatments (no replications) were: no-tillage (NT), minimum soil tillage with chiseling + disking (MT), and conventional soil tillage with plowing + two diskings (CT). The crop cycles sequence was soybean (Glycine max), oats (Avena sativa), beans (Phaseolus vulgaris) and vetch (Vicia sativa). Conventional soil tillage treatment with plowing + two disking in the absence of crops (BS) was also studied. Calcium and magnesium concentrations were determined in both water and sediments of the surface runoff, while organic carbon was measured only in sediments. Calcium and magnesium concentrations were greater in sediments than in surface runoff, while total losses of these elements were greater in surface runoff than in sediments. The greatest calcium and magnesium concentrations in surface runoff were obtained under CT, while in sediments the greatest concentration occurred under MT. Organic carbon concentration in sediments did not differ under the different soil tillage systems, and the greatest total loss was under CT system.

O preparo do solo influencia a erosão hídrica e, consequentemente, as perdas de cálcio, magnésio e carbono orgânico. Nutrientes e carbono orgânico são transportados na enxurrada superficial, podendo estar predominantemente adsorvidos aos colóides do solo ou solúveis na água, dependendo do sistema de preparo do solo. Este trabalho foi conduzido em um Inceptisol, representativo das terras de altitude de Santa Catarina, sul do Brasil, entre novembro de 1999 e outubro de 2001, sob chuva natural. Os tratamentos de preparo do solo, sem repetição, foram: semeadura direta (SD), preparo mínimo do solo com escarificação + gradagem (PM) e preparo convencional do solo com aração + duas gradagens (PC), com a seqüência dos cultivos de soja (Glycine max), aveia preta (Avena sativa), feijão (Phaseolus vulgaris) e ervilhaca comum (Vicia sativa). Um tratamento de preparo convenvional do solo com aração + duas gradagens na ausência de cultivo (SC) foi também estudado. Os conteúdos de cálcio e magnésio foram determinados na água e nos sedimentos da enxurrada superficial, enquanto o de carbono orgânico foi avaliado somente nos sedimentos. As concentrações de cálcio e magnésio foram maiores nos sedimentos do que na água da enxurrada superficial, enquanto as perdas totais desses elementos foram maiores na água do que nos sedimentos. As maiores concentrações de cálcio e magnésio na água da enxurrada superficial foram observadas sob PC, enquanto nos sedimentos as maiores concentrações ocorreram sob PM. A concentração de carbono orgânico nos sedimentos não diferiu nos tratamentos de preparo do solo, contudo, as perdas totais foram maiores sob PC.

Routine soil testing to monitor heavy metals and boron

Microelements are an important issue in agriculture, due to their need as micronutrients for plants and also to the possibility of the build-up of toxic levels for plants and animals. Five micronutrients (B, Cu, Fe, Mn, and Zn) are routinely determined in soil analysis for advisory purposes. Other four elements (Cd, Cr, Pb, and Ni) are considered environmentally important heavy metals in farmland soils. Thus high contents of these metals in cropland might go eventually unnoticed. In this paper we present an approach that can be used to monitor the contents of the nine elements in farmland soils using advisory soil testing. A total of 13,416 soil samples from 21 Brazilian states, 58% of them from the state of São Paulo, sent by farmers were analyzed. Boron was determined by hot water extraction and the other metals were determined by DTPA (pH 7.3) extraction. The ranges of content, given in mg dm-3 soil, were the following: B, 0.01-10.6; Cu, 0.1-56.2; Fe, 0.5-476; Mn, 1-325; Zn, 1-453; Cd, 0.00-3.43, Cr, 0.00-42.9; Ni, 0.00-65.1; Pb, 0.00-63.9. The respective average values for São Paulo were: B-0.32; Cu-2.5; Fe-36; Mn-16; Zn-4.8; Cd-0.02; Cr-0.03; Ni-0.18; Pb-0.85. For other states the results are in the same ranges. The higher values are indicative of anthropogenic inputs, either due to excess application of fertilizers or to industrial or mining activities. The conclusion is that massive chemical analysis of farmland soil samples could serve as a database for indicating potential micronutrient deficiency and excesses or heavy metal buil-up in croplands, allowing preventive actions to be taken.

Microelementos têm um papel importante na agricultura, devido à sua essencialidade para plantas e também à possibilidade de serem tóxicos às plantas e aos animais. Os cinco micronutrientes (B, Cu, Fe, Mn, e Zn) são comumente determinados nas análises rotineiras de solos com finalidade de recomendação de adubação. Os outros quatro elementos (Cd, Cr, Pb, e Ni) são metais pesados importantes para os solos agrícolas e não são normalmente determinados em amostras de solos enviadas pelos agricultores. Portanto, altos teores desses metais pesados em terras agricultáveis poderão passar despercebidos. O objetivo deste trabalho foi usar a análise de rotina de solo para monitorar o teor dos nove elementos em amostras de solo. Um total de 13.416 amostras de solo de 21 estados brasileiros, sendo 58% delas originárias do estado de São Paulo, foram analisadas. O boro foi determinado usando a água quente e os outros metais foram extraídos pelo DTPA (pH 7,3). Considerando todas as amostras, as faixas dos teores, em de mg dm-3 foram: B, 0,01-10,6; Cu, 0,1-56,2; Fe, 0,5-476; Mn, 1-325; Zn, 1-453; Cd 0,00-3,43, Cr, 0,0-42,9; Ni, 0,00-65,1; Pb, 0,00-63,9. Os valores médios para amostras originadas do Estado de São Paulo foram de: 0,32-B, 2,5-Cu, 36-Fe, 16,1-Mn, 4,8-Zn, 0,02-Cd, 0,03-Cr, 0,18-Ni e 0,85-Pb. Resultados semelhantes foram obtidos para amostras de outros Estados. Os valores mais altos são indicativos de ação antropogênica, devido à aplicação de fertilizantes ou de atividades industriais de mineração. Análises de rotina feitas na amostras de solos do Brasil, especialmente originárias do estado de São Paulo, podem servir com base de dados para indicar o potencial de deficiência de micronutrientes ou fitotoxicidade de metal pesado em solos agricultáveis, permitindo a tomada de ações preventivas.

Routine soil testing to monitor heavy metals and boron

Microelements are an important issue in agriculture, due to their need as micronutrients for plants and also to the possibility of the build-up of toxic levels for plants and animals. Five micronutrients (B, Cu, Fe, Mn, and Zn) are routinely determined in soil analysis for advisory purposes. Other four elements (Cd, Cr, Pb, and Ni) are considered environmentally important heavy metals in farmland soils. Thus high contents of these metals in cropland might go eventually unnoticed. In this paper we present an approach that can be used to monitor the contents of the nine elements in farmland soils using advisory soil testing. A total of 13,416 soil samples from 21 Brazilian states, 58% of them from the state of São Paulo, sent by farmers were analyzed. Boron was determined by hot water extraction and the other metals were determined by DTPA (pH 7.3) extraction. The ranges of content, given in mg dm-3 soil, were the following: B, 0.01-10.6; Cu, 0.1-56.2; Fe, 0.5-476; Mn, 1-325; Zn, 1-453; Cd, 0.00-3.43, Cr, 0.00-42.9; Ni, 0.00-65.1; Pb, 0.00-63.9. The respective average values for São Paulo were: B-0.32; Cu-2.5; Fe-36; Mn-16; Zn-4.8; Cd-0.02; Cr-0.03; Ni-0.18; Pb-0.85. For other states the results are in the same ranges. The higher values are indicative of anthropogenic inputs, either due to excess application of fertilizers or to industrial or mining activities. The conclusion is that massive chemical analysis of farmland soil samples could serve as a database for indicating potential micronutrient deficiency and excesses or heavy metal buil-up in croplands, allowing preventive actions to be taken.

Microelementos têm um papel importante na agricultura, devido à sua essencialidade para plantas e também à possibilidade de serem tóxicos às plantas e aos animais. Os cinco micronutrientes (B, Cu, Fe, Mn, e Zn) são comumente determinados nas análises rotineiras de solos com finalidade de recomendação de adubação. Os outros quatro elementos (Cd, Cr, Pb, e Ni) são metais pesados importantes para os solos agrícolas e não são normalmente determinados em amostras de solos enviadas pelos agricultores. Portanto, altos teores desses metais pesados em terras agricultáveis poderão passar despercebidos. O objetivo deste trabalho foi usar a análise de rotina de solo para monitorar o teor dos nove elementos em amostras de solo. Um total de 13.416 amostras de solo de 21 estados brasileiros, sendo 58% delas originárias do estado de São Paulo, foram analisadas. O boro foi determinado usando a água quente e os outros metais foram extraídos pelo DTPA (pH 7,3). Considerando todas as amostras, as faixas dos teores, em de mg dm-3 foram: B, 0,01-10,6; Cu, 0,1-56,2; Fe, 0,5-476; Mn, 1-325; Zn, 1-453; Cd 0,00-3,43, Cr, 0,0-42,9; Ni, 0,00-65,1; Pb, 0,00-63,9. Os valores médios para amostras originadas do Estado de São Paulo foram de: 0,32-B, 2,5-Cu, 36-Fe, 16,1-Mn, 4,8-Zn, 0,02-Cd, 0,03-Cr, 0,18-Ni e 0,85-Pb. Resultados semelhantes foram obtidos para amostras de outros Estados. Os valores mais altos são indicativos de ação antropogênica, devido à aplicação de fertilizantes ou de atividades industriais de mineração. Análises de rotina feitas na amostras de solos do Brasil, especialmente originárias do estado de São Paulo, podem servir com base de dados para indicar o potencial de deficiência de micronutrientes ou fitotoxicidade de metal pesado em solos agricultáveis, permitindo a tomada de ações preventivas.

Soil tillage, water erosion, and calcium, magnesium and organic carbon losses

Soil tillage influences water erosion, and consequently, losses of calcium, magnesium and organic carbon in surface runoff. Nutrients and organic carbon are transported by surface runoff in particulate form, adsorbed to soil colloids or soluble in water, depending on the soil tillage system. This study was carried out on an Inceptisol, representative of the Santa Catarina highlands, southern Brazil, between November 1999 and October 2001, under natural rainfall. The soil tillage treatments (no replications) were: no-tillage (NT), minimum soil tillage with chiseling + disking (MT), and conventional soil tillage with plowing + two diskings (CT). The crop cycles sequence was soybean (Glycine max), oats (Avena sativa), beans (Phaseolus vulgaris) and vetch (Vicia sativa). Conventional soil tillage treatment with plowing + two disking in the absence of crops (BS) was also studied. Calcium and magnesium concentrations were determined in both water and sediments of the surface runoff, while organic carbon was measured only in sediments. Calcium and magnesium concentrations were greater in sediments than in surface runoff, while total losses of these elements were greater in surface runoff than in sediments. The greatest calcium and magnesium concentrations in surface runoff were obtained under CT, while in sediments the greatest concentration occurred under MT. Organic carbon concentration in sediments did not differ under the different soil tillage systems, and the greatest total loss was under CT system.

O preparo do solo influencia a erosão hídrica e, consequentemente, as perdas de cálcio, magnésio e carbono orgânico. Nutrientes e carbono orgânico são transportados na enxurrada superficial, podendo estar predominantemente adsorvidos aos colóides do solo ou solúveis na água, dependendo do sistema de preparo do solo. Este trabalho foi conduzido em um Inceptisol, representativo das terras de altitude de Santa Catarina, sul do Brasil, entre novembro de 1999 e outubro de 2001, sob chuva natural. Os tratamentos de preparo do solo, sem repetição, foram: semeadura direta (SD), preparo mínimo do solo com escarificação + gradagem (PM) e preparo convencional do solo com aração + duas gradagens (PC), com a seqüência dos cultivos de soja (Glycine max), aveia preta (Avena sativa), feijão (Phaseolus vulgaris) e ervilhaca comum (Vicia sativa). Um tratamento de preparo convenvional do solo com aração + duas gradagens na ausência de cultivo (SC) foi também estudado. Os conteúdos de cálcio e magnésio foram determinados na água e nos sedimentos da enxurrada superficial, enquanto o de carbono orgânico foi avaliado somente nos sedimentos. As concentrações de cálcio e magnésio foram maiores nos sedimentos do que na água da enxurrada superficial, enquanto as perdas totais desses elementos foram maiores na água do que nos sedimentos. As maiores concentrações de cálcio e magnésio na água da enxurrada superficial foram observadas sob PC, enquanto nos sedimentos as maiores concentrações ocorreram sob PM. A concentração de carbono orgânico nos sedimentos não diferiu nos tratamentos de preparo do solo, contudo, as perdas totais foram maiores sob PC.