Correção da acidez do solo e aporte de metais pesados pela aplicação de escória básica de aciaria / Soil chemical properties changes by application of steel basic slag

A fabricação de aço está expandindo sua produção, o que vem aumentando a quantidade de resíduos sólidos gerados. As escórias básicas de aciaria apresentam características de corretivo da acidez do solo e fonte de nutrientes para as plantas, porém apresentam alguns metais pesados em sua constituição. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da aplicação de escória de siderurgia na correção da acidez do solo e no aporte de metais pesados, como manganês (Mn), cobre (Cu), zinzo (Zn), cádmio (Cd), cromo (Cr) e níquel (Ni). O estudo foi conduzido em amostras de um Argissolo Vermelho Distrófico típico, dispostas em colunas e mantidas a céu aberto, em delineamento experimental de blocos casualizados, com quatro repetições. Os tratamentos consistiram em doses diferentes de escória de siderurgia com diferentes granulometrias, incluindo tratamentos com solo sob condição natural (controle) e corrigido (carbonato de cálcio e magnésio e adubação com nitrogênio, fósforo e potássio). Aos 12, 18 e 24 meses após a aplicação dos tratamentos foram coletadas amostras de solo das colunas para avaliação da reatividade da escória. A escória básica de aciaria finamente moída teve efeito similar ao carbonato na correção do pH do solo, no aumento da CTC efetiva e da saturação de bases. Partículas com diâmetro até 15 mm também foram efetivas para aumentar os valores desses atributos. As maiores doses de escória aumentaram os teores de Mn, Cr e Ni no solo em relação ao controle. Os resultados obtidos neste estudo, demonstram que a escória de siderurgia tem potencial para a utilização na correção do pH do solo.

As the majority of industrial processes, siderurgy activities generate large amounts of residues. The siderurgic slags, byproducts of steel production have chemical characteristics that indicate their possible use in agriculture, as liming materials and sources of some plant nutrients. However, they may enclose undesired components, like heavy metals, which may result in situations of environmental hazard. In order to evaluate the effect on soil chemical properties and heavy metals accumulation in the soil by the application of steel basic slag, an experiment was carried out in soil columns (Typic Paleudult; 10 dm3/column soil volume), under natural rainfall conditions, in a completely randomized design with four replications. Soil treatments based on the liming rate do achieve pH 6,5 by the SMP method were: T1) Control; T2) CaCO3+MgCO3 (neutralizing value - PN 100%); T3) Treat. 2 + NPK fertilizers; T4) Slag - 1 x rate (particles < 0,149 mm e PN 60%); T5) Treat. 4 + NPK; T6) Slag - 2 x rate (1/3 particles < 0,149 mm e 2/3 particles 0,149 ­ 0,5 mm) + NPK; T7) Treat. 4 + N fertilizer; T8) Slag - 5 x rate (particles 0,5 ­ 2,0 mm) + Treat. 3; T9) Slag - 10 x rate (particles 2,0 ­ 15,0 mm) + Treat. 3. At equivalent rates both slag and carbonate increased similarly the values of pH, effective CEC and bases saturation in the soil. These attributes were higher for the treatments with slag at higher rates and larger particle size denoting the reactivity of the coarse factions. Among the analyzed metals, only Mn, Cr and Ni at higher slag rates (2, 5 and 10 x) increased in the soil to values significantly higher than the control and carbonate treatments. The results show that the used scoria is efficient as liming material and that it is not expected to provide excessive heavy metals accumulation when applied at rates to rise pH value up to 6,5 in soils with similar characteristics to that of this study. In summary, the slag exhibited a high potential for Ph corrections in soil.

Atributos químicos e área superficial específica em Latossolo subtropical de altitude sob usos e manejos distintos / Chemical attributes and specific surface area in highland subtropical Oxisol under different use and managements

A interferência antrópica tem modificado a condição original do solo nos Campos de Cima da Serra. O estudo avaliou atributos químicos e físicos de um Latossolo sob campo nativo (CN), campo nativo manejado com queima (CNq), mata nativa (MN), florestamento de pinus (FP) e lavoura em sistema plantio convencional (LA), nas camadas de 0,00-0,025, 0,025-0,05, 0,05-0,10, 0,10-0,20, 0,20-0,30m. A mineralogia foi avaliada por difratometria de raios X. Foram avaliados o C orgânico total (COT), pH (H2O); Ca, Mg, K, Na e Al trocáveis; H+Al e P; e calculou-se a soma de bases, a capacidade de troca de cátions, a saturação por bases e por Al. Estimou-se a área superficial específica (ASE) e a capacidade máxima de adsorção de fósforo (CMAP). O solo apresentou mineralogia caulinítica e oxídica. No CN, o COT variou entre 15,3 e 56,4g kg-1, o pH foi ≤4,8, a CTC foi alta (18

The original landscape of Campos de Cima da Serra region has changed by anthropogenic interference. The study aimed to evaluate soil chemical and physical attributes of an Oxisol under natural grassland (CN), burned natural grassland (CNq), natural forest (MN), pine afforestation (PF) and annual crops in conventional tillage system (LA), in the 0.00-0.025, 0.025-0.05, 0.05-0.10, 0.10-0.20, 0.20-0.30m layers. The mineralogy was evaluated by X-ray diffraction. It was evaluated the total organic carbon (TOC); pH (H2O); exchangeable Ca, Mg, K, Na and Al; H+Al and P contents; and calculated bases sum (S), cation exchange capacity (CEC) and bases and Al saturation on CEC. It was estimated soil specific surface area (SSA) and maximum phosphorus adsorption capacity (MPAC). The soil showed kaolinitic and oxidic mineralogy. In the CN soil TOC content ranged between 15.3 and 56.4g kg-1, pH values ≤4.8; CEC was high (18

Características morfofisiológicas associadas à tolerância à seca em sete genótipos da coleção nuclear de trevo branco / Morphophysiological traits associated with drought tolerance in seven genotypes of the white clover core collection

O trevo branco é uma leguminosa forrageira muito importante para utilização em pastagens temperadas no Rio Grande do Sul. Entretanto, ele é mais sensível ao déficit de água no solo do que as outras leguminosas perenes, apresentando problemas de persistência no verão. Com o objetivo de determinar características morfofisiológicas relacionadas à resposta ao déficit hídrico dessa espécie, foi realizado um experimento em casa-de-vegetação, o qual avaliou o efeito da disponibilidade hídrica (90 e 40 por cento da umidade de capacidade de campo do solo) sobre sete acessos pertencentes à Coleção Nuclear de Trevo Branco do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos (USDA). O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado, com quatro repetições, totalizando 56 vasos. Foram realizadas duas avaliações, aos 130 e aos 196 dias após a semeadura, ocasião em que foram avaliadas diversas características morfofisiológicas. A análise dos resultados indicou que o déficit hídrico teve um efeito marcante sobre a altura de plantas (EST), área foliar (AF), número de folhas vivas (NFV), comprimento de estolão (CES), produção de massa seca (MSPA), taxa fotossintética (A), condutância (g) e eficiência do uso da água (EUA). Nas duas avaliações, em ambas as disponibilidades hídricas, verificaram-se correlações positivas e significativas (P<0,01) entre CES e NFV (r≥0,51), assim como entre AF e EST (r≥0,62). O acesso 1 foi o mais tolerante ao estresse hídrico, apresentando maior produção de MS sob alta disponibilidade hídrica, e uma das maiores produções de MS sob déficit hídrico. As características NFV e A poderiam ser usadas para a seleção precoce de plantas de trevo branco para tolerância ao estresse hídrico.

The white clover is a forage legume very important for use in temperate pastures in Rio Grande do Sul. However it is more sensitive to water deficit in the soil than other perennial legumes, presenting a lack of persistence in the summer. With the objective of determining morphophysiological traits related to the answer to the water deficit of this species, an experiment was carried out in greenhouse, which evaluated the effect of water availability (90 and 40 percent of the soil moisture field capacity) on seven genotypes belonging to the white clover core collection from the United States Department of Agriculture (USDA). The experimental design used was completely random, with four repetitions, totaling 56 pots. Two evaluations were made, at 130 and 196 days after the sowing, when several traits were measured. The analysis of the results indicated that the water deficit had an outstanding effect on most of the variables, such as plant height (PH), foliar area (FA), number of alive leaves (NAL), length of primary stolon (LPS), dry matter of the aerial part (DMAP), photosynthesis rates (A), conductance (g), and water use efficiency (WUE). In both evaluations, regardless the water availability, there were positive and highly significant correlations (P<0.01) between LPS and NAL (r≥0.51), as well as between FA and PH (r≥0.62). Therefore, the best access under stress was the 1, which presented larger productions of DMAP at the 90 percent level and one of the most productions of DMAP under stress. The NAL and the A are morphological traits that could be used for early white clover selection for tolerance to water stress.

Atributos químicos relacionados ao processo de sulfurização em solos construídos após mineração de carvão / Chemical attributes of constructed soils after surface coal mining related to sulphurization process

A mineração de carvão a céu aberto envolve a remoção superficial do solo e de camadas geológicas, os quais devem ser repostos visando à reabilitação das áreas mineradas. Essa obra expõe o carvão às condições oxidativas do ar e altera as características originais do solo e da paisagem. Como consequência, o processo de sulfurização pode ser ativado nos solos construídos em razão da oxidação da pirita, condicionando alterações químicas e mineralógicas. Nesse contexto, o estudo objetivou avaliar a evolução temporal de solos construídos há 24 (SA-24) e dois (SA-2) anos, em duas áreas mineradas e reconstruídas no Município de Minas do Leão, Rio Grande do Sul (RS), tendo como base atributos químicos relacionados com o processo de sulfurização. Para tanto, foram determinados o pH, a condutividade elétrica (CE), os teores de bases (SB) e de alumínio (Al3+) trocáveis, a acidez potencial (H+Al), os teores totais de Al, Fe e Si e o teor de sulfato solúvel (S-SO4(2-)) e calculadas a capacidade de troca de cátions (CTC), a saturação por bases (V) e a saturação por alumínio (m). Os resultados indicaram a atuação do processo de sulfurização nos solos construídos de ambas as áreas reabilitadas. A CE e os teores de S-SO4(2-) foram maiores na SA-2, indicando um estádio de sulfurização mais ativo nos solos dessa área. Na SA-24, a menor CE e os menores teores de S-SO4(2-), de SB e V, bem como a maior saturação por Al e teores de H+Al, sugerem a proximidade do estádio de pós-sulfurização. Elementos como Al e P concentraram-se relativamente nos solos construídos mais antigos. Os solos em ambas as áreas apresentam limitações químicas para o desenvolvimento de vegetação, influindo negativamente para a recuperação das áreas.

Coal stripmining involves the removal of upper soil and geological layers, which must be relocated in a similar way that in the original profile when reconstructing the landscape. As this process changes soil and landscape characteristics, pirite may oxide and change soil chemical and mineralogical characteristics. In this context, the study aimed to evaluate the temporal evolution of soils reconstructed 2 (SA-2) and 24 (SA-24) year ago, in Boa Vista Coal Mining, in Minas do Leão, Rio Grande do Sul, Brazil. Soil characteristics measured were pH, electrical conductivity (EC), bases and aluminium content, potential acidity (H+Al), and contents of Al, Fe, Si, and soluble sulphate. Calculations accounted for cation exchange capacity, base saturation and aluminum saturation. Results indicated occurrence of oxidation processes in both reconstructed areas. Electrical condutivity and soluble phosphate contents were higher in SA-2, indicating a more active sulphurization stage in these soils. In soils of area SA-24, lower EC and smaller contents of soluble sulphate, lower base saturation, as well as higher aluminum saturation and H+Al suggest a more advanced sulphurization process compared to SA-2. Aluminum and P concentrated in older soil profiles. Soils in both areas have chemical limitations for plant growth with adversely affects to recuperation of the area.

Características de solos construídos após mineração de carvão relacionadas ao processo de construção e à composição do material utilizado / Constructed soils characteristics after coal mining related to construction process and to material composition utilized

A mineração de carvão a céu aberto envolve a remoção do solo e de camadas geológicas, que devem ser repostos na seqüência original, visando a reabilitação das áreas mineradas. Este processo altera as características originais do solo e da paisagem. Neste sentido, perfis de solos construídos há 24 e 2 anos, em duas áreas mineradas no município de Minas do Leão (RS), foram avaliados quanto ao processo e à composição dos materiais utilizados na construção. Quanto ao processo de construção, foram determinadas as características morfológicas, a densidade, a condutividade hidraulica saturada e a capacidade de infiltração de água no solo. Em relação à composição dos materiais, determinaram-se granulometria, capacidade de traoca de cátions (CTC), teor de carbono orgânico (CO) e potenciais de neutralização e acidificação. Em ambas as áreas reconstituídas, o processo de construção aumentou a densidade e diminuiu a condutividade hidráulica saturada e a capacidade de infiltração de água no solo. A granulometria, a CTC e o teor de CO foram similares nas duas áreas amostradas, indicando que o processo de construção e os materiais utilizados foram semelhantes. A diminuição dos potenciais de neutralização e acidificação nos perfis de solos construídos há 24 anos indicou um avanço da sulfurização com o tempo de construção dos solos. Os solos em ambas as áreas apresentam sérias limitações para o desenvolvimento de vegetação, influindo negativamente para a recuperação dessas áreas e de áreas adjacentes.

Coal stripmining involves the removal of upper soil and geological layers, which must be relocated in a similar way that in the original profile when reconstructing the landscape. As this process changes soil and landscape characteristics, this study evaluated changes related to composition of materials and construction process in soils reconstructed 2 and 24 years ago, in Boa Vista Coal Mining, in Minas do Leão, Rio Grande do Sul, Brazil. The construction processes were evaluated by morphologic characteristics, soil density, saturated hydraulic conductivity, soil water infiltration capacity, particle size distribution, cation exchange capacity, carbon content, and neutralization and acidification potential. In both reconstructed areas, the construction process increased soil density and reduced both saturated soil hydraulic conductivity and soil water infiltration. No significant difference was found between sample sets of 2 and 24 years for particle size distribution, cation exchange capacity and carbon content, indicating that construction processes and the materials were similar. The decrease of neutralization and acidification potentials in soils built 24 years ago indicated an increase in sulfurization as time since soil reconstruction increases. Due to alterations in soils, both areas present serious limitations for vegetation development, influencing negatively the recovery of mining sites and adjacent areas.

Fracionamento sequencial de cádmio e chumbo em solos / Sequential fractionation of cadmium and lead in soils

O impacto da contaminação e/ou poluição por metais pesados não deve ser avaliado somente pelo seu teor total em solos, mas pela sua biodisponibilidade, que é uma propriedade relacionada com sua mobilidade no solo e absorção pelas plantas. Este estudo teve por objetivo avaliar, mediante extrações químicas seqüenciais, a biodisponibilidade do cádmio e do chumbo em seis solos do Estado do Rio Grande do Sul. Para isto, utilizaram-se amostras nas quais foram adicionadas três doses de Cd (1,25, 2,50 e 5,0mg kg-1 de solo) e três doses de Pb (250, 500 e 1.000mg kg-1 de solo) em experimento conduzido em vasos com drenagem livre para a água, a céu aberto, por 10 anos. As extrações seqüenciais detectaram diferenças entre as formas de adsorção dos dois metais nos solos. O Cd foi detectado em todas as frações, principalmente na trocável e na orgânica, enquanto que o Pb se concentrou nas frações orgânica e residual. O Cd apresentou maior mobilidade nos solos, notadamente naqueles com menor teor de argila; a mobilidade do chumbo foi muito baixa.

The hazard environment impact and soil pollution by heavy metals should be evaluated not only by total concentration but mainly by their bioavailability because this property is better related with plant uptake. The objective of this experiment was to evaluate, trough sequential chemical extractions, the bioavailability of cadmium and lead in six soils of Rio Grande do Sul State, Brazil. The soil samples investigated come from a long term experiment in which 10 years ago three levels of Cd and Pb were applied (1.25, 2.50 and 5.0mg Cd and 250, 500, 1000mg Pb kg-1 soil). The sequential extractions detected differences among the adsorption forms of the two metals in the soils. The Cd was detected in all fractions, mainly in the exchangeable and organic, while Pb concentrated on the organic and residual fractions. The Cd presented larger mobility in soils, especially in those with smaller clay content; mobility of lead was very low in all soils.

Empirical models to predict soil nitrogen mineralization

Empirical models are mathematical equations that can be fitted to experimental results. The use of these models aims to evaluate or predict observed phenomena or experimental data with the objective of helping the development of adequate soil management practices. Based on these considerations, eight mathematical models described in the literature are compared in the present work, using as experimental data the mineral N accumulated during 32 weeks of incubation in Southern Brazilian soils. To obtain mineralization values experimentally, an incubation-washing procedure with 0.01mol L-1 CaCl2 was used. Mineral N was determined at the beginning of the incubation and in the 2nd, 4th, 8th, 16th and 32nd weeks. Among the models, the best fit was obtained with the simple exponential model to describe the mineralization of organic N in the soils. The double exponential models showed quite good fit, but may be superparametrized. In addition, the hypothesis on which these models are based, i.e., the presence of two forms of organic N susceptible to mineralization, cannot be sustained in this study

Potencial poluidor de rejeitos carboníferos. II- Efeitos da recuperaçäo com camadas de solo sobre as plantas e a populaçäo microbiana / Pollutant potencial of coal rejects. II- Recuperation effects with soil layers in plants and microbial population

A minimizaçäo do impacto sobre o ambiente advindo da mineraçäo do carväo pode ser obtida pela recomposiçäo topográfica da área minerada, seguida da cobertura dos rejeitos com uma camada de solo e de práticas de revegetaçäo. Em vista disso, desenvolveu-se o presente trabalho com o objetivo de avaliar o efeito da adiçäo de camadas de solo com diferentes espessuras aplicadas na superfície do rejeito carbonífero (RC), em posiçöes de subsuperfície e do solo misturado ao rejeito sobre a produçäo de matéria seca das plantas de trevo-branco, milho e aveia-preta, e sobre a populaçäo microbiana. A utilizaçäo de uma camada de solo de 10cm na superfície do RC mostrou-se a mínima necessária ao estabelecimento de trevo e aveia. As culturas näo apresentaram concentraçöes tóxicas de metais pesados. A elevada acidez do RC reduziu a densidade populacional de bactérias, actinomicetos e fungos, principalmente nas camadas de solo de subsuperfície