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

ABSTRACT: 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.

RESUMO: 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.

Mixed and monospecific stands of eucalyptus and black-wattle: I - fine root length density / Plantios monoespecíficos e mistos de eucalipto e acácia-negra: I - densidade do comprimento de raízes finas

Fine root length density (FRLD) was evaluated in mixed and monospecific stands of Eucalyptus grandis x E. urophylla and Acacia mearnsii in Southern Brazil. FRLD (≤2,0mm) at 8 and 18 months after planting in the treatments: 100E (100% of eucalyptus); 100A (100% of Acacia mearnsii); 50E:50A (50% of eucalyptus + 50% of Acacia mearnsii). The findings demonstrated that the FRLD at 8 months of age have the same distribution, in the two different species, in the distribution of the different soil layers, reaching the maximum projection of 125cm from the tree trunk. For the age of 18 months after planting, it was verified that the FRLD in the monospecific stand of Acacia mearnsii was higher than in the monoculture and mixed stand of Eucalyptus grandis x E. urophylla. Therefore, no interaction, neither positive nor negative, between the root systems of Eucalyptus grandis x E. urophylla and Acacia mearnsii during the 18 months after planting was found. The higher FRLD is found at the soil layers surface, next to the tree trunk and in the planting line, followed by the diagonal and planting rows. The initial growth in length of the root system of Acacia mearnsii is more dynamic with higher density than the eucalyptus, but without interfering directly in the global growth of fine roots in mixed stands.

Avaliou-se a densidade do comprimento de raízes finas (DCRF) de plantios monoespecíficos e misto de Eucalyptus grandis x E. urophylla e de Acacia mearnsii na região sul do Brasil. A DCRF (≤2,0mm) foi determinada aos 8 e 18 meses após o plantio nos tratamentos: 100E (100% de eucalipto); 100A (100% de Acacia mearnsii); 50E:50A (50% de eucalipto + 50% de Acacia mearnsii). A DCRF aos oito meses de idade possui o mesmo comportamento para a ocupação das diferentes camadas do solo, atingindo uma projeção máxima de 125cm de distância em relação ao tronco da árvore. Já, aos 18 meses após o plantio, verificou-se que, no cultivo monoespecífico de Acacia mearnsii, a DCRF foi superior em relação ao monocultivo e plantio misto de Eucalyptus grandis x E. urophylla. Não ocorreram interações positivas ou negativas entre os sistemas radiculares do eucalipto e da acácia-negra durante os primeiros 18 meses após o plantio. A maior DCRF encontra-se nas camadas superficiais do solo, nas proximidades do tronco da árvore e na linha de plantio, seguida pela diagonal e entrelinha de plantio. O crescimento inicial em comprimento do sistema radicular da Acacia mearnsii é mais dinâmico e maior do que a do eucalipto, mas sem interferir diretamente no crescimento global das raízes finas no cultivo misto.

Fine root biomass and root length density in a lowland and a montane tropical rain forest, SP, Brazil / Biomassa de raízes finas e densidade do comprimento radicular em uma floresta tropical chuvosa de terras baixas e montana, SP, Brasil

Fine roots, <2 mm in diameter, are responsible for water and nutrient uptake and therefore have a central role in carbon, nutrient and water cycling at the plant and ecosystem level. The root length density (RLD), fine root biomass (FRB) and vertical fine root distribution (VRD) in the soil profile have been used as good descriptors of resource-use efficiency and carbon storage in the soil. Along altitudinal gradients, decreases in temperature and radiation inputs (depending on the frequency of fog events) may reduce decomposition rates and nutrient availability what might stimulate plants to invest in fine roots, increasing acquisition of resources. We evaluated the seasonal variation of fine root parameters in a Lowland and Montane forest at the Atlantic Rain Forest. We hypothesized that, due to lower decomposition rates at the Montane site, the FRB and RLD at soil surface will be higher in this altitude, which can maximize the efficiency of resource absorption. FRB and RLD were higher in the Montane forest in both seasons, especially at the 0-5 layer. At the 0-5 soil layer in both sites, RLD increased from dry to wet season independently of variations in FRB. Total FRB in the top 30 cm of the soil at the Lowland site was significantly lower (334 g.m-2 in the dry season and 219 g.m-2 in the wet season) than at the Montane forest (875 and 451 g.m-2 in the dry and wet season, respectively). In conclusion, despite the relevance of FRB to describe processes related to carbon dynamics, the variation of RLD between seasons, independently of variations in FRB, indicates that RLD is a better descriptor for studies characterizing the potential of water and nutrient uptake at the Atlantic Rain Forest. The differences in RLD between altitudes within the context of resource use should be considered in studies about plant establishment, seedling growth and population dynamics at the Atlantic Rain Forest. At the ecosystem level, RLD and it seasonal variations may improve our understanding of the Atlantic rain forest functioning in terms of the biogeochemical fluxes in a possible scenario of climate change and environmental changes.

Raízes finas, <2 mm de diâmetro, são as principais responsáveis pela absorção de água e nutrientes e, portanto, têm um papel central nos ciclos carbono, água e nutrientes, desde o nível da planta até o ecossistêmico. A densidade do comprimento radicular (DCR), a biomassa de raízes finas (BRF) e a distribuição vertical de raízes finas (DVR) no perfil do solo têm sido utilizados como bons descritores da eficiência no uso de recursos e de estocagem de carbono no solo. Ao longo de gradientes altitudinais, a diminuição da temperatura e da radiação solar (dependendo da frequência de eventos de neblina) podem reduzir as taxas de decomposição e disponibilidade de nutrientes, o que poderia estimular o aumento do investimento das raízes finas para maximizar a absorção de água e nutrientes. O presente estudo avaliou a variação sazonal de parâmetros radiculares nas florestas ombrófilas densas de Terras Baixas (FODTB) e Montana (FODM) na Mata Atlântica. A hipótese foi a de que o investimento em BRF e DCR seria maior na FODM, o que poderia maximizar a eficiência na absorção de recursos. A BRF e a DCR foram maiores na FODM em ambas as estações, especialmente na profundidade de 0-5 cm. A BRF total nos primeiros 30 cm de solo na FODTB foi significativamente menor (334 g.m-2 na estação seca e 219 g.m-2 na chuvosa) do que na FODM (875 e 451 g.m-2 nas estações seca e chuvosa, respectivamente). Na profundidade de 0-5 cm em ambas as altitudes, a DCR aumentou da estação seca para chuvosa independentemente de variações na BRF. Apesar da relevância da BRF para descrever processos relacionados à dinâmica de carbono, a variação da DCR entre estações, independente de variações na BRF, indica que a DCR é um melhor descritor para estudos caracterizando o potencial de absorção de água e nutrientes na Floresta Atlântica. As diferenças da DCR entre altitudes dentro do contexto de uso de recursos devem ser consideradas em estudos sobre estabelecimento, crescimento de plântulas e dinâmica de populações na Floresta Atlântica. No nível ecossistêmico, as variações sazonais da DCR podem aumentar nosso entendimento sobre o funcionamento da Floresta Atlântica em termos de fluxos biogeoquímicos em um possível cenário de mudanças climáticas e ambientais.