Physical attributes and organic material in pastures of Brachiaria brizantha at degradation levels

Pastures cover, in Brazil, around 165 million ha, most of them are at some degradation level. Recovering these pastures is essential. The objective of this study was to evaluate the sensibility of soil organic matter (SOM) and its physical attributes in pasture soil at different degradation levels (1 to 4), Capoeiras (1 and 2) and secondary Forest (Control). Samples were collected at four depths (0.00-0.05, 0.05-0.10, 0.10-0.20 and 0.20-0.40 m). We verified higher values for SOM and hydraulic conductivity (Ko) in Forest, especially in the most superficial layer (0.00-0.05). We noted low values for macroporosity in this area. In all areas under Pastures lower values for Ko were observed in the superficial layer (0.00-0.05 m) when compared to layers 0.05-0.10 and 0.10-0.20 m, which indicates that the pasture management and cattle trampling negatively affect the physical quality of the pastures. For field capacity and wilting point the average values were observed in Pasture 4 (more degraded), which caused higher values for water availability. According to the principal components analysis, except for SOM at 0.20-0.40 m, all variables studied presented correlation above 0.6. From grouping analysis, we separated 3 groups: Forest; Capoeiras 1 and Capoeira 2 and Pastures 1 to 4.

How to improve CHMs quality: Enlighten from CHMs ecological cultivation / 中草药·英文版

Chinese herbal medicines (CHMs) are one of the important bioresources of medicine, which works by unlocking nature's ability to prevent diseases and recover from illnesses. Recently, it has ascended to the world stage and become a global icon. Nowadays, a considerable of researches have focused on the quality evaluation of CHMs. However, it is difficult to meet the reasonable needs of human beings for safe drug use to evaluate the quality of a huge number of inferior goods for the CHMs contaminated by pesticides and heavy metals. Hence to explore an eligible medicinal plant cultivation pattern, which can provide high quality CHMs sustainably, is most promising. This review analyzed the situation and characteristics of medicinal plant resources in different periods, including wild-harvested and cultivated resources during different stages, putting forward that ecological cultivation must be the way to develop medicinal plant cultivation and to obtain high quality CHMs.

Solos de minas de scheelita como fontes de contaminação por metais pesados / Scheelite mines soils as sources of heavy metal contamination

RESUMO O aporte de metais pesados é inerente à atividade de mineração, contudo a ausência de medidas de controle da poluição nas áreas mineradas concorre para a ampliação do potencial de contaminação do solo, da água e dos organismos. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do tempo de exposição de pilhas de estéril e rejeito que não atendem às medidas de proteção ambiental sob o estágio de contaminação do solo por metais pesados em minas de scheelita. Amostras de solo foram coletadas na camada de 0-20 cm em uma mina ativa e em uma mina desativada há quatro décadas. As amostras de solo foram submetidas às análises de granulometria, de pH e de teores dos metais pesados Fe, Mn, Cr, Ni, Cd, Cu, Zn e Pb. Os incrementos nos teores de metais pesados em níveis similares nas minas ativa e desativada indicam que mesmo um menor tempo de exposição das pilhas de estéril e rejeito tem efeito prejudicial quando não são adotadas medidas de proteção e recuperação ambiental. Esses incrementos alertam para o risco de contaminação das áreas adjacentes às minas em decorrência de erosões tanto eólicas quanto hídricas durante os eventos chuvosos intermitentes característicos da região semiárida. Os teores de Cd, Cu e Pb superiores aos valores de investigação agrícola indicam que há risco à saúde humana e que é necessária a remediação das áreas mineradas.

ABSTRACT Heavy metals contribution is inherent to mining activity, however the absence of pollution control measures in mined areas contributes to the expansion of the contamination potential of soil, water, and organisms. The aim of this work was to evaluate the effect of exposure time of tailings and overburden deposition without environmental protection measures over soil heavy metal contamination stage in scheelite mines. Soil samples were obtained from 0-20 cm depth in active scheelite mine and in deactivated scheelite mine since four decades ago. Soil samples were submitted to analyses of particle-size, pH and contents of heavy metals Fe, Mn, Cr, Ni, Cd, Cu, Zn, and Pb. The increases of heavy metals contents at similar levels in active and deactivated mines indicate that even a smaller exposure time of overburden and tailings has a harmful effect when environmental protection and recovery measures were not adopted. These increases alert to the contamination risk of adjacent areas due to wind erosion and hydric erosion during the intermittent rainy events of semi-arid region. Cd, Cu, and Pb contents higher than values of agricultural investigation indicate that there is a risk to human health and that there is need for remediation of mined areas.

Microbial responses to doses of cover plant straw in cerrado piauiense oxisol / Respostas microbianas a doses de palhada de plantas de cobertura em latossolo no cerrado piauiense

Carbon and nitrogen from the soil microbial biomass play a significant role in the rotation of C and N, and promote nutrient cycling. Thus, the objective of this study was to evaluate changes in the soil microbial biomass with growing doses of cover plant straw species. The cover plants cultivated in the cerrado biome region were incorporated an Oxisol Ustox. The straw of each cover plant was incorporated at doses of 0; 10; 20 and 30 Mg ha-1. The soil basal respiration was determined by incubating, after 21 days. The microbial biomass carbon and nitrogen were determined by the method the microwave irradiation. The microbial biomass carbon and nitrogen contents in extracts were determined by the wet combustion method and Kjeldahl-N. The metabolic quotient was calculated as the ratio between soil basal respiration rate and microbial biomass C, and the microbial quotient as the ratio between soil microbial biomass C and total carbon of soil. The soil microbial population measured by the attributes of quality responds to the addition of the of grass and legume straws incorporated to the soil; The treatments that cause the greatest stress to the microbial population, at 21 days, mediated by the metabolic quotient, are guandu-anão at a dose of 10 Mg ha-1; Guandu-anão and Guandu fava-larga at 20 Mg ha-1 and Brachiária at a dose of 30 Mg ha-1; The best result regarding microbial attributes of soil quality evaluated was observed with the incorporation of all doses of the straw of Crotalaria-ocroleuca

O carbono e nitrogênio da biomassa microbiana do solo desempenham um papel significativo na rotação de C e N, promovendo o ciclo de nutrientes. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar mudanças na biomassa microbiana do solo com doses crescentes de palha de cobertura. As plantas de cobertura cultivadas no bioma cerrado foram incorporadas a um Latossolo Amarelo Eutrófico. A palha de cada planta de cobertura foi incorporada em doses de 0; 10; 20 e 30 Mg ha-1. A respiração basal do solo foi determinada por incubação, após 21 dias. O carbono e nitrogênio da biomassa microbiana foram determinados pelo método da irradiação de micro-ondas, os seus teores de carbono e nitrogênio da biomassa microbiana nos extratos foram determinados pelo método de combustão úmida e Kjeldahl-N. O quociente metabólico foi calculado como a razão entre a taxa de respiração basal do solo e a biomassa microbiana, e o quociente microbiano a razão entre a biomassa microbiana do solo e o carbono total do solo. A população microbiana do solo medida pelos atributos de qualidade responde à adição de palhas de gramíneas e leguminosas incorporadas ao solo; Os tratamentos que causam maior estresse à população microbiana, aos 21 dias, mediados pelo quociente metabólico, são o guandu-anão na dose de 10 Mg ha-1; Guandu-anão e Guandu fava-larga a 20 Mg ha-1 e Brachiária na dose de 30 Mg ha-1; O melhor resultado em relação aos atributos microbianos de qualidade do solo avaliados foi observado com a incorporação de palha de Crotalaria-ocroleuca

Evaluación de fijadores biológicos de nitrógeno libres sobre el crecimiento de gramíneas en suelo degradado / Evaluation of free nitrogen biological fixers on the growth of grasses on degraded soil

RESUMEN Los problemas de degradación del suelo que se presentan actualmente permiten que los fijadores biológicos de nitrógeno libre (FBNL), tengan potencial como microorganismos regeneradores de este recurso. Con el objetivo de evaluar su capacidad como grupo funcional, se buscó el aislamiento en medios selectivos Ashby y FBN. Luego de su caracterización morfológica y bioquímica; se inocularon dos tipos de semillas, Zea mays y Brachiaria decumbens; sembradas en un suelo degradado (predio La Ortega de la Universidad de Medellín). Se realizaron 4 tratamientos con 5 repeticiones, durante 36 días en invernadero. Los resultados más destacados los presentó la Brachiaria decumbens al incrementar el peso seco y la longitud de sus raíces gracias a un aislado FBNL (AshAssm4); lo que sugiere su potencial utilización para mejorar los procesos de revegetalización.

ABSTRACT Due to the problems of soil degradation that currently occur, the free nitrogen biological fixers (FNBF), have potential as regenerating microorganisms of this resource. With the objective of evaluating its capacity as a functional group, isolation was sought in selective media Ashby and FBN; after its morphological and biochemical characterization; two types of seeds were inoculated, Zea mays and Brachiaria decumbens; planted in degraded soil (La Ortega property of the Universidad de Medellín). Four treatments were performed with 5 repetitions, during 36 days in the greenhouse. The most outstanding results are those described by Brachiaria decumbens by increasing the dry weight and the length of its roots thanks to a FNBF isolate (AshAssm4); which suggests its potential use to improve revegetalization processes.

Soil macrofauna associated with cover crops in an Oxisol from the southwest of Piauí state, Brazil / Macrofauna edáfica associada a plantas de cobertura em um Latossolo Amarelo do sudoeste do estado do Piauí, Brasil

The soil macrofauna is fundamental for the maintenance of soil quality. The aim of this study was to characterize the soil macrofauna under different species of cover crops, including monoculture or intercropping associated to two types of soil management in the southwest region of Piauí state. The study was carried out in an Oxisol (Latossolo Amarelo, according to Brazilian Soil Classification System) in the municipality of Bom Jesus, Piauí, distributed in 30 m2 plots. Testing and evaluation of the soil macrofauna were conducted in a 9 × 2 strip factorial design, with combinations between cover crops/consortia and soil management (with or without tillage), with four replications. Soil monoliths (0.25 × 0.25 m) were randomly sampled in each plot for macrofauna at 0‒0.1, 0.1‒0.2, and 0.2‒0.3 m depth, including surface litter. After identification and counting of soil organims, the relative density of each taxon in each depth was determined. The total abundance of soil macrofauna quantified under cover crops in the conventional and no-tillage system was 2,408 ind. m-2, distributed in 6 classes, 16 orders, and 31 families. The results of multivariate analysis show that grass species in sole cropping systems and no-tillage presents higher macrofauna density, in particular the taxonomic group Isoptera. No-tillage also provided higher richness of families, where Coleoptera adult were the second more abundant group in no-tillage and Hemiptera in conventional tillage.(AU)

Os organismos da macrofauna edáfica são fundamentais para a manutenção da qualidade do solo. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a macrofauna edáfica sob diferentes espécies de plantas de cobertura, incluindo monocultura ou cultivo consorciado associados a dois tipos de manejo do solo no sudoeste do Piauí. O estudo foi realizado em Latossolo Amarelo (Sistema Brasileiro de Classificação de Solos) no município de Bom Jesus, Piauí, distribuídos em parcelas de 30 m2. O experimento e avaliação da macrofauna edáfica foram conduzidos em um ensaio fatorial em faixas 9 × 2, com combinações entre culturas /consórcios de cobertura e manejo do solo (com ou sem preparo), com quatro repetições. Os monólitos de solo (0,25 × 0,25 m) foram retirados aleatoriamente de cada parcela, para contagem da macrofauna, nas camadas de 0‒0,1, 0,1‒0,2, e 0,2-0,3 m de profundidade, inclusive liteira de superfície. Após a identificação e contagem dos organismos, foi determinada a densidade relativa de cada táxon em cada profundidade. A abundância total da macrofauna edáfica quantificada no experimento foi de 2.408 ind.m-2, distribuídos em 6 classes, 16 ordens e 31 famílias. Os resultados da análise multivariada revelaram que espécies de gramíneas em sistemas de cultivo solteiro e plantio direto favoreceram maior densidade da macrofauna, em especial do grupo taxonômico Isoptera. A ausência de preparo também proporcionou maior riqueza de famílias, destacando-se o grupo taxonômico Coleoptera adulto em plantio direto e Hemiptera em plantio convencional.(AU)

Effect of management (ecological and conventional) on functional groups of soil microorganisms in coffee agroecosystems with different resilience to climate variability, Colombia

The effect of management (ecological and conventional) on functional groups of microorganisms of soil in agroecosystems with different resilience scores reported to climate variability in Anolaima, Colombia was evaluated. Were found clustering associated with management and cellulolytic bacteria and fungi abundances. No differences found in diversity of phosphate solubilizing or nitrogen-fixing microorganisms, related to management. The diversity of microbial functional groups was affected by the climatic condition of sampling season. Management was relevant in relationships between resilience scores to climate variability and cellulolytic microorganisms; in ecological agroecosystems, biodiversity knowledge, agroecological main structure, and the participation of farmers in organizations were important.

Diversity of springtails (Collembola) in agricultural and forest systems in Southern Santa Catarina / Diversidade de colêmbolos (Collembola) em sistemas agrícolas e florestais no Sul de Santa Catarina

Abstract: The aim of this study was to evaluate the influence of soil use on the morphological diversity of springtails and to verify the relationship of these organisms with soil physical, chemical, and microbiological properties. Samples were collected in the Southern region of Santa Catarina, involving three municipalities: Orleans, Lauro Müller, and Siderópolis, in the land use systems (LUS) of native forest (NF), Eucalyptus plantation (EP), pasture (PA), integrated crop-livestock (ICL), and no-tillage (NT). Soil samples to determine edaphic properties and pitfall traps were collected in winter and summer, in the same areas. The collected springtails were counted and morphotyped and the data were analyzed through abundance, Shannon-Wiener diversity (H') and Margalef index, Simpson dominance index (D), Pielou evenness index (J), morphotype richness, and Principal Components Analysis (PCA). Springtails morphotypes were influenced by the management conditions of each system, especially the impact of LUS on these organisms depends on the intensity of the forest/agricultural practices used, including crop rotation and soil preparation.

Resumo: O objetivo deste estudo foi avaliar a influência do uso do solo na diversidade morfológica de colêmbolos e verificar a relação destes organismos com os atributos físicos, químicos e microbiológicos do solo. Foram coletadas amostras na região Sul de Santa Catarina, envolvendo três municípios: Orleans, Lauro Müller e Siderópolis, nos sistemas de uso do solo (SUS) de floresta nativa (FN), reflorestamento de eucalipto (RE), pastagem perene (PA), integração lavoura-pecuária (ILP) e plantio direto (PD). As coletas de solo para determinação dos atributos edáficos e a instalação de armadilhas de queda, foram realizadas no inverno e verão, nos mesmos pontos. Os colêmbolos coletados foram contados e morfotipados e os dados foram analisados por meio da abundância, diversidade de Shannon-Wiener (H') e Margalef, índice de dominância de Simpson (D), uniformidade de Pielou (J), riqueza de morfotipos e Análise de Componentes Principais (ACP). Os morfotipos de Collembola foram influenciados pelas condições de manejo de cada sistema, sobretudo o impacto dos SUS nesses organismos depende da intensidade das práticas florestais/agrícolas utilizadas, incluindo rotações culturais e preparo do solo.

Morphological diversity of springtails (Hexapoda: Collembola) as soil quality bioindicators in land use systems / Diversidade morfológica de colêmbolos (Hexapoda: Collembola) como bioindicadora de qualidade do solo em sistemas de uso

Abstract: The aim of this work was to evaluate the soil quality of native forest, eucalyptus plantations, pasture, integrated crop-livestock, and no-tillage systems, correlating the morphological diversity of springtails with physical and chemical soil properties. Springtail samples were captured from soils of the southern plateau of the State of Santa Catarina in Brazil, during winter and summer, by using Pitfall traps, using a 3 × 3 point grid. The morphotyping of springtails consisted of the observation of five traits and for each one a partial value of the eco-morphological index was assigned to obtain the modified Soil Quality Index. A correlation of the morphotype abundance and diversity with physical (soil moisture, bulk density, biopores, microporosity, and macroporosity) and chemical (pH in water, calcium/magnesium ratio and total organic carbon content) soil properties was studied, describing all results by variance and multivariate analyses. The springtail abundance and diversity were influenced by the different land use systems. Higher soil quality index was determined in native forest followed by eucalyptus plantations, pasture, no-tillage system and integrated crop-livestock, in the winter. Moreover, higher soil quality index was found in native forest followed by integrated crop-livestock, eucalyptus plantations, no-tillage system and pasture, in the summer. Therefore, the quality index of a soil can be evaluated by the springtail morphological traits in correlation with the physical and chemical properties such as calcium/magnesium ratio, total organic carbon contents, biopores, macroporosity, microporosity, soil moisture, bulky density and pH.

Resumo: O objetivo deste trabalho foi avaliar a qualidade do solo de florestas nativas, reflorestamento de eucalipto, pastagem, sistemas de integração lavoura-pecuária e plantio direto, correlacionando a diversidade morfológica de colêmbolos com propriedades físicas e químicas do solo. Amostras de colêmbolos foram coletadas de solos do planalto sul do Estado de Santa Catarina no Brasil, durante o inverno e o verão, usando armadilhas de queda, em grade amostral de 3 × 3. A morfotipagem dos colêmbolos consistiu na observação de cinco características e para cada uma foi atribuído um valor parcial do índice eco-morfológico para a obtenção do Índice de Qualidade do Solo modificado. As avaliações foram da abundância e diversidade de morfotipos e de atributos físicos (umidade do solo, densidade do solo, bioporos, microporosidade e macroporosidade) e químicos do solo (pH em água, relação cálcio/magnésio e carbono orgânico total), descrevendo os resultados por análises de variância e multivariada. A abundância e a diversidade de colêmbolos foram influenciadas pelos diferentes sistemas de uso do solo. Maior índice de qualidade do solo foi determinado em floresta nativa seguida de reflorestamento de eucalipto, pastagem, plantio direto e integração lavoura-pecuária, no inverno. Além disso, encontrou-se maior índice de qualidade do solo em floresta nativa seguida de integração lavoura-pecuária, reflorestamento de eucalipto, plantio direto e pastagem, no verão. Portanto, o índice de qualidade do solo pode ser avaliado pelas características morfológicas de colêmbolos em correlação com as propriedades físicas e químicas, como razão cálcio/magnésio, teores de carbono orgânico total, bioporos, macroporosidade, microporosidade, umidade do solo, densidade do solo e pH.

Indicadores de qualidade do solo cultivado com café, pastagem e integração pastagem e eucalipto / Quality indicators of soil cultivated with coffee, pasture, and pasture and eucalyptus integration / Indicadores de calidad del suelo cultivado con café, pastaje e integración pastaje y eucalipto

A demanda crescente da utilização dos solos exige soluções que permitam incentivar o desenvolvimento socioeconômico sem comprometer a sustentabilidade dos recursos naturais. Desse modo, o objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos de diferentes culturas como café, pastagem e manejo integrado de pastagem e eucalipto na qualidade química e microbiológica do solo. Foram analisados da parte química o pH do solo, nitrogênio, carbono orgânico total e fósforo do solo e da parte microbiológica foram analisados a densidade de esporos de fungos micorrizicos arbusculares (FMAs), carbono da biomassa microbiana (CBM), respiração basal do solo e coeficiente metabólico do solo qCO2. O pH do solo variou de 5,38 no manejo de pasto e eucalipto para 4,70 nas áreas cultivadas com pasto. A densidades de esporos de FMAs e o CBM na área de integração de pasto e eucalipto foram aumentados em relação à área cultivada com café, e o qCO2 foi aumentado com o cultivo do café, indicando que o cultivo de café eleva a condição de estresse do solo nas condições avaliadas. Concluindo, portanto, que as diferentes formas de uso e manejo das três áreas estudadas apontaram variações do comportamento de suas propriedades químicas e microbiológicas, entretanto, o manejo que se destacou foi a de eucalipto com a integração de pastagens, sendo mais sustentável.(AU)

The increasing demand for land use requires solutions that encourage its socio-economic development without compromising the sustainability of natural resources. The purpose of this study was to evaluate the effects of different crops such as coffee, pasture and the integrated management of pasture and eucalyptus in the chemical and microbiological quality of the soil. Chemical tests were performed to obtain the pH, nitrogen, total organic carbon, and phosphorus contents on the land, while microbiological parameters analyzed the density of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) spores, microbial biomass carbon (MBC), soil basal respiration (SBR) and soil metabolic coefficient qCO2. The soil pH varied from 5.38 in the management of pasture and eucalyptus to 4.70 in the areas cultivated with only pasture. The density of AMF spores and the MBC were higher in the pasture and eucalyptus integration when compared with coffee cultivation; the qCO2 in soil with coffee was higher than that found for the integration of pasture and eucalyptus. Those results indicate that coffee cultivated in those conditions increase stress in the soil due to higher SBR. It can be concluded that the different forms of use and management of the three studied areas show variations in the behavior of the chemical and microbiological properties in the soil, and eucalyptus with pasture integration presents a better sustainable soil management.(AU)

La demanda creciente de utilización del suelo exige soluciones que permitan incentivar el desarrollo socioeconómico sin comprometer la sustentabilidad de los recursos naturales. Así, el objetivo de ese estudio ha sido evaluar los efectos de diferentes culturas como café, pastaje y manejo integrado de pastaje y eucalipto en la calidad química y microbiológica del suelo. Se analizaron de la parte química, el pH del suelo, nitrógeno, carbono orgánico total y fosforo del suelo, y de la parte microbiológica se analizaron la densidad de esporos de fungos micorrizicos arbusculares (FMAs), carbono de la biomasa microbiana (CBM), respiración basal del suelo y coeficiente metabólico del suelo qCO2. El pH del suelo osciló de 5,38 en el manejo de pasto y eucalipto para 4,70 las áreas cultivadas con pasto. La densidad de esporos de FMAs y el CBM en el área de integración de pasto y eucalipto han aumentado en relación al área cultivada con café, y el qCO2 fue aumentado con el cultivo de café, indicando que el cultivo de café eleva la condición de estrés del suelo en las condiciones evaluadas. Concluyendo, por lo tanto, que las diferentes formas de uso y manejo de las tres áreas estudiadas, apuntaron variaciones de comportamiento de sus propiedades químicas y microbiológicas, entretanto el manejo que se destacó fue la del eucalipto con la integración de pastajes, siendo más sostenible.(AU)

Soil macrofauna in a Cerrado/Caatinga ecotone under different crops in Southwestern Piauí State, Brazil / Caracterização da macrofauna edáfica em ecótono Cerrado/Caatinga sob diferentes cultivos no Sudoeste piauiense

ABSTRACT: The aim of this study was to characterize the soil macrofauna under different crop systems and compare them to the macrofauna under the native vegetation of a Cerrado/Caatinga ecotone in southwestern Piauí State, Brazil. The areas studied included areas under sweetsop cultivation (Annona squamosa L.), andropogon grass with three years of use, andropogon grass with six years of use, pivot-irrigated corn, Napier grass, and native vegetation. In each area, soil layers of 0-0.1, 0.1-0.2, and 0.2-0.3m, including the surface litter, were evaluated following the Tropical Soil Biology and Fertility Program (TSBF) recommendations. The soil macrofauna from the different land-use systems were identified to the family level, and the mean density of each taxon was calculated for each soil-management type and layer. The structure of the soil macrofauna was negatively altered under the different crops in comparison to the native Cerrado/Caatinga vegetation, with macrofaunal occurrence varying in the different soil layers. A correlation existed between the functional groups and the soil grain-size distribution and moisture. Napier grass cultivation favored greater soil macrofaunal abundance, with a predominance of families belonging to the orders Isoptera and Hymenoptera. Number of soil macrofaunal families under pivot-irrigated corn was more like the number observed with the native vegetation, and corn also had greater family diversity compared to the other crops studied. Therefore, pivot-irrigated corn can reduce the impact of anthropogenic land use on the diversity of soil macrofauna.

RESUMO: Objetivou-se caracterizar a macrofauna edáfica sob diferentes cultivos comparando-os a vegetação nativa de ecótono Cerrado/Caatinga no Sudoeste do Piauí. As áreas estudadas foram: área sob cultivo de ata (Annona squamosa L.); capim andropogon com três anos de cultivo; capim andropogon com seis anos de cultivo; milho irrigado sob pivô; capim napier e vegetação nativa. Em cada área foram avaliadas as camadas de 0-0,1, 0,1-0,2 e 0,2-0,3m, inclusive a serapilheira de superfície, segundo recomendações do Tropical Soil Biology and Fertility Program (TSBF). A macrofauna edáfica nos diferentes sistemas de uso do solo foi identificada até o nível de famílias e a densidade média de cada táxon foi calculada para cada tipo de manejo do solo e camada. A estrutura da macrofauna edáfica foi alterada negativamente nos diferentes cultivos quando comparadas com a vegetação nativa de cerrado/caatinga, variando quanto a sua ocorrência nas diversas camadas de solo. Houve correlação entre os grupos funcionais com a distribuição granulométrica e umidade do solo. O cultivo de capim napier favoreceu maior abundância da macrofauna edáfica, porém com predominância das famílias pertencente às ordens Isoptera e Hymenoptera. O milho irrigado sob pivô apresenta número de famílias da macrofauna edáfica mais semelhante à vegetação nativa e maior diversidade de famílias em relação aos demais cultivos estudados, reduzindo o impacto do uso antrópico sobre a biodiversidade da macrofauna edáfica.

Chemical and physical properties of an anthropogenic dark earth soil from Bragança, Para, Eastern Amazon / Propriedades físicas e químicas de Terra Preta Antropogênica em Bragança, Pará, Amazônia Oriental

Although anthropogenic dark earth (ADE) is generally found in non-floodable land, it also occurs on floodplains but, there is no information about the chemical and physical characteristics of ADE in this environment. In this study, we propose to check the hypothesis that a Gleysol, classified as ADE, presents improved chemical and physical conditions than an adjacent soil, no anthropogenic. Thus, the objective of this study was to characterize the chemical and physical properties of the top layer of two ADE profiles in a Gleysol and compare them with an adjacent soil. Samples were taken from two areas classified as ADE in Bragança, Pará State, Brazil, at the "Jabuti" archaeological site, and from an adjacent non-anthropogenic site. Disturbed and undisturbed soil samples were collected at the soil depth of 0.05-0.10 m for chemical (pH, potential acidity, exchangeable cations, and soil organic carbon) and physical (soil particle size distribution, particles density, water retention curve, total porosity, microporosity, macroporosity, and bulk density) analysis. The two areas of ADE in a Gleysol, showed improved soil chemical properties compared to the adjacent soil, particularly in relation to phosphorus and calcium levels that contributed to higher cation exchange capacity which, in turn, was positively related to organic carbon content. Changes in soil physical properties were less noticeable but both areas of ADE presented higher water retention capacity, particularly at low tension. The improved conditions of the ADE soil under Gleysols shows that these areas are adequate for soil cultivation, especially with plants adapted to floodplain.

Embora as terras pretas antropogênicas (TPA) geralmente são encontradas em áreas de terra firme, elas também ocorrem em áreas e várzeas, mas, não há informações sobre as características químicas e físicas de TPA neste ambiente. Neste estudo, nós propomos verificar a hipótese de que um Gleissolo, classificado como TPA, apresenta melhores condições químicas e físicas do que o solo adjacente, não antropogênico. Assim, o objetivo do estudo foi caracterizar as propriedades químicas e físicas da camada superficial de dois perfis de TPA em um Gleissolo e compará-los com um solo adjacente. Amostras de solo foram coletadas em duas áreas classificadas como TPA em Bragança, Estado do Pará, Brasil, no sítio arqueológico "Jabuti" e em uma área adjacente não antropogênica. Amostras de solo com estrutura deformada e indeformada foram coletadas na profundidade de 0,05-0,10 m para análises químicas (pH, acidez potencial, cátions trocáveis, e carbono orgânico do solo) e físicas (distribuição do tamanho das partículas do solo, densidade de partículas, curva de retenção de água, porosidade total, microporosidade, macroporosidade e densidade do solo). As duas áreas de TPA em Gleissolo, apresentaram melhores propriedades químicas comparadas com o solo adjacente, principalmente em relação aos níveis de fósforo e cálcio que contribuíram para a maior capacidade de troca catiônica que, por sua vez, foi positivamente relacionada com o conteúdo de carbono orgânico. Mudanças nas propriedades físicas do solo foram menos pronunciadas, mas as duas áreas de TPA exibiram maior capacidade de retenção de água, sobretudo em baixa tensão.

Sugarcane trash levels in soil affects the fungi but not bacteria in a short-term field experiment

Abstract The sugarcane in Brazil is passing through a management transition that is leading to the abolition of pre-harvest burning. Without burning, large amounts of sugarcane trash is generated, and there is a discussion regarding the utilization of this biomass in the industry versus keeping it in the field to improve soil quality. To study the effects of the trash removal on soil quality, we established an experimental sugarcane plantation with different levels of trash over the soil (0%, 50% and 100% of the original trash deposition) and analyzed the structure of the bacterial and fungal community as the bioindicators of impacts. The soil DNA was extracted, and the microbial community was screened by denaturing gradient gel electrophoresis in two different seasons. Our results suggest that there are no effects from the different levels of trash on the soil chemistry and soil bacterial community. However, the fungal community was significantly impacted, and after twelve months, the community presented different structures among the treatments.

Changes in physical properties and organic carbon of a Kandiudox fertilized with manure / Atributos físicos e carbono orgânico de um Nitossolo Vermelho com aplicação de dejetos

ABSTRACT: Successive applications of pig slurry and poultry manure can improve the soil structure, according to the land use conditions and amounts applied. This study evaluated the effect of manure fertilization on the physical properties and organic carbon of a Rhodic Kandiudox. Treatments included land use and management and time of pig slurry and poultry litter application, namely: native forest (NF); yerba mate after 20 years of animal waste application (YM20); pasture after 15 years of application (P15); grassland after 20 years of manuring (PP20); grassland after 3 years of manuring (P3); pasture without application (P0), maize after 20 years of application (M20); and maize after 7 years of application (M7). Soil samples were collected in the 0-5, 5-10 and 10-20cm layers, in which density, porosity, aggregate stability, flocculation, penetration resistance, available water, and total clay content, total and particulate organic carbon, and C:N ratio were analyzed. The total organic carbon is sensitive to management and was not related to waste application, except in the 10-20cm layer of ryegrass pasture after three years of manuring. Reponses to waste application and land use and management systems were observed in the variables soil density and penetration resistance.

RESUMO: Aplicações sucessivas de dejeto líquido de suínos e cama de aviário podem melhorar a estrutura do solo conforme as condições de uso do solo e quantidades adicionadas. Neste estudo, avaliou-se o efeito da aplicação desses fertilizantes sobre os atributos físicos e teores de carbono orgânico de um Nitossolo Vermelho. Os tratamentos contemplam sistemas de uso e manejo do solo e tempo de aplicação de dejeto líquido de suínos e cama de aviário, a saber: mata nativa (MN), erva mate com 20 anos de aplicação de dejetos animais (EM20), pastagem com 15 anos de aplicação (P15), pastagem com 20 anos de aplicação (PP20), pastagem com 3 anos de aplicação (P3), pastagem sem aplicação (P0), milho com 20 anos de aplicação (M20) e milho com 7 anos de aplicação (M7). As amostras de solo foram coletadas nas camadas 0-5, 5-10 e 10-20cm, nas quais foram analisadas: densidade, porosidade, estabilidade de agregados, grau de floculação, resistência à penetração, água disponível, argila total e os teores de carbono orgânico total e particulado e relação C:N. O carbono orgânico total é sensível ao manejo e não teve relação com a adição de dejetos, exceto na camada de 10-20cm na pastagem de azevém 3 anos. A densidade do solo e a resistência à penetração foram as variáveis que tiveram relação com a adição de dejetos e sistemas de uso e manejo do solo.

Response of soil microbiota to nine-year application of swine manure and urea / Resposta da microbiota do solo a nove anos de aplicações de dejetos suínos e ureia

ABSTRACT: Manure fertilization is a common practice, but little is known about its impacts on soil microbial activity and organic matter. Aiming to evaluate soil microbial response to nine years of successive applications of swine manure, organic carbon (TOC), total nitrogen (TN), pH, microbial biomass carbon (MBC), basal respiration (BR), metabolic quotient (qCO2), and enzyme (ß-glucosidase, phosphatase, arylsulphatase, and FDA) activities were measured in the 0-10cm soil layer, in a no-tillage system. Treatments were: control soil without fertilization (C), and application of two doses (104 and 209kg of N ha-1year-1) of urea (U1 and U2), pig slurry (PS1 and PS2) and deep litter (DL1 and DL2). TOC, TN, soil pH, MBC, and BR increased in soil fertilized with DL, and were lower in U treatments. Soils with U and DL application had higher qCO2, related to different sources of stressors like nutrient imbalance. Phosphatase and ß-glucosidase activities were not affected by treatments, increased with time, and had a strong correlation with MBC. We conclude that long-term swine manure applications increase microbial activity and soil organic matter, mainly in DL form; while urea applications have negative impacts on these indicators.

RESUMO: A fertilização com dejetos suínos é uma prática comum, porém, pouco se conhece acerca de seus impactos sobre a atividade microbiana do solo e a matéria orgânica. Com o objetivo de avaliar a resposta da microbiota do solo, após nove anos de aplicações sucessivas de dejetos suínos, foram mensurados o carbono orgânico total (TOC), nitrogênio total (TN), pH, carbono da biomassa microbiana (MBC), respiração basal (BR), quociente metabólico (qCO2) e a atividade enzimática (ß-glucosidase, fosfatase, arilsulfatase, e FDA), avaliações feitas na camada de 0 a 10cm de profundidade em um solo sob plantio direto. Os tratamentos foram: solo controle sem fertilização (C) e aplicação de duas doses (104 e 209kg de N ha-1ano-1) de ureia (U1 e U2), dejeto líquido (PS1 e PS2) e cama sobreposta (DL1 e DL2). O TOC, TN, o pH do solo, MBC e BR incrementaram no solo fertilizado com DL e foram mais baixos nos tratamentos com U. Os solos com aplicação de U e DL apresentaram o maior qCO2, relacionado a diferentes fontes de estresse, como o desbalanço de nutrientes. A atividade da fosfatase e da ß-glucosidase não foi afetada pelos tratamentos, mas incrementou com o tempo e teve uma forte correlação positiva com o MBC. Conclui-se que as aplicações de dejetos suínos em longo prazo incrementaram a atividade microbiana do solo e o teor de matéria orgânica, principalmente quando aplicados na forma de DL, enquanto que as aplicações de U apresentaram impactos negativos sobre esses indicadores.

Evaluación de los hidrocarburos totales de petróleo (TPH) sobre suelos urbanos en Maicao, Colombia / Evaluation of total petroleum hydrocarbons (TPH) in urban soil from Maicao, Colombia / Avaliação de hidrocarbonetos totais de petróleo (TPH) em solo urbano em Maicao, Colômbia

Se evaluó la presencia de los hidrocarburos totales de petróleo (TPH) y sus efectos sobre propiedades de suelos en el área urbana de Maicao, Colombia. Se seleccionaron 18 sitios, nueve con derrames históricos y nueve sin ellos y se evaluaron dos profundidades (0-30 cm y 30-60 cm). Se extrajeron los TPH de las fracciones mediana (método reflujo en Soxhlet, EPA 3540C) y pesada (método de reflujo en Soxhlet, EPA 3550C). Se identificaron por cromatografía de gases con detector de ionización de flama (CG-FID). Se determinaron parámetros del suelo relacionados con su potencial de adsorción: pH, conductividad eléctrica (CE), carbono orgánico (CO), capacidad de intercambio catiónico (CIC), textura, retención de humedad del suelo y estabilidad de agregados. Se estableció alto contenido de todas las fracciones de TPH con efecto diferencial sobre las capas del suelo. No se encontraron cambios significativos para textura ni CE. Hubo incremento en el contenido de CO del suelo (500%), agregación y estabilidad de agregados (200%), ligera disminución del pH, CIC y retención de humedad del suelo (23,5% superficie). Estos resultados señalan la vulnerabilidad de los suelos dentro del casco urbano ante la contaminación por TPH y la exposición de la población humana a estos contaminantes.

The presence of total petroleum hydrocarbons (TPH) and their effects on soil properties in urban area of Maicao, Colombia, was evaluated. 18 sites were selected: nine contaminated and nine non-contaminated and two depths (0-30 cm and 30-60 cm) were evaluated. The medium TPH fraction (Soxhlet reflux method, EPA 3540C) and heavy TPH fraction (Soxhlet reflux method, EPA 3550C) were extracted. TPH were identified by gas chromatography with flame ionization detector (GC-FID). Soil parameters related potential adsorption were determined: pH, electrical conductivity (EC), organic carbon (OC), cation exchange capacity (CEC), texture; soil moisture retention, aggregate stability. High contents of TPH was found in all fractions. No significant changes were found for texture and (EC). There was an increase in the content of OC (500%), soil aggregation and aggregate stability (200%); slight decrease pH, CEC and soil moisture retention (23.5% soil surface). These results show the vulnerability of the urban soils to the TPH contamination and exposure of the human population to these contaminants.

Foi avaliada a presença de hidrocarbonetos totais de petróleo (TPH) e seus efeitos sobre as propriedades do solo na área urbana de Maicao, Colômbia. Foram selecionados 18 localidades, 9 com derrames históricos e 9 sem eles; 2 profundidades (0-30 cm e 30-60 cm). TPH foram extraídos do frações medianas (método do fluxo no Soxhlet, EPA 3540C) e frações pesadas (método refluxo Soxhlet, EPA 3550C). TPH foram identificados por cromatografia gasosa com detector de ionização de chama (CG/FID). Parâmetros do solo relacionados com potencial de adsorção foram determinados: pH, condutividade elétrica (CE), carbono orgânico (CO), capacidade de troca de cátions (CC), textura; retenção de umidade do solo; estabilidade de agregados. Foi estabelecido um elevado nível de TPH em todas as frações, com efeito diferencial nas camadas superficiais do solo. Não foram encontradas diferenças significativas para a textura e CE. Houve um aumento do CO do solo (500%), a agregação e a estabilidade dos agregados (200%); ligeira diminuição no pH, CC e retenção de umidade do solo (23,5% da superfície). Estes resultados mostram a vulnerabilidade dos solos dentro da cidade pela contaminação com TPH e exposição da população humana a estes contaminantes.

Least limiting water range and degree of compactness of soils under no-tillage / Intervalo hídrico ótimo e grau de compactação de solos sob plantio direto

The least limiting water range (LLWR) and degree of compactness (DC) can be useful indicators of soil physical quality and crop yield. This study focused on assessing of LLWR, DC and evaluation of critical values to crop growth of an Alfisol and Oxisol under no-till management. Undisturbed soil cores were taken from the layer 0.00 - 0.20 m depth. Soil water retention curve, soil penetration resistance curve, air-filled porosity and bulk density (Bd) were measured. The range of LLWR variation was limited by volumetric water content at field capacity and penetration resistance. Values of LLWR varied from 0.00 - 0.14 m3 m-3 to Alfisol and 0.00 - 0.04 m3 m-3 to Oxisol. The critical values of the Bd and DC for crop development were 1.79 Mg m-3 and 1.35 Mg m-3 and 96% and 74% to Alfisol and Oxisol, respectively. Further researches relating LLWR, DC and crop response are still required in soils with different conditions and management.

O intervalo hídrico ótimo (IHO) e o grau de compactação (GC) são indicadores úteis da qualidade física do solo e produção de culturas. Objetivou-se avaliar o IHO, o GC e valores críticos do crescimento de plantas de um Argissolo e Latossolo sob semeadura direta. Amostras indeformadas de solo foram coletadas na camada de 0,00 a 0,20 m. Avaliou-se a curva de retenção de água e de resistência à penetração, a porosidade de aeração e a densidade do solo (Ds). A amplitude de variação do IHO foi limitada pela umidade na capacidade de campo e pela resistência à penetração com valores de 0,00 a 0,14 e de 0,00 a 0,04 e m3 m-3 para o Argissolo e Latossolo, respectivamente. Os valores críticos ao desenvolvimento de plantas de Ds e GC foram 1,79 e 1,35 Mg m-3 e 96% e 74%, respectivos para o Argissolo e Latossolo. Pesquisas futuras relacionando IHO, GC e resposta das culturas são ainda necessárias em solos com condições e manejos diferenciados.

Effects of different agricultural systems on soil quality in Northern Limón province, Costa Rica / Efectos de sistemas agrícolas diferentes sobre calidad de suelos en el norte de la provincia de Limón, Costa Rica

Conversion of native rainforest ecosystems in Limón Province of Costa Rica to banana and pineapple monoculture has led to reductions in biodiversity and soil quality. Agroforestry management of cacao (Theobroma cacao) is an alternative system that may maintain the agricultural livelihood of the region while more closely mimicking native ecosystems. This study compared physical, biological and chemical soil quality indicators of a cacao plantation under organic agroforestry management with banana, pineapple, and pasture systems; a native forest nearby served as a control. For bulk density and earthworm analysis, 18 samples were collected between March and April 2012 from each ecosystem paired with 18 samples from the cacao. Cacao had a lower bulk density than banana and pineapple monocultures, but greater than the forest (p<0.05). Cacao also hosted a greater number and mass of earthworms than banana and pineapple (p<0.05), but similar to forest and pasture. For soil chemical characteristics, three composite samples were collected in March 2012 from each agroecosystem paired with three samples from the cacao plantation. Forest and pineapple ecosystems had the lowest pH, cation exchange capacity, and exchangeable nutrient cations, while cacao had the greatest (p<0.05). Total nutrient levels of P and N were slightly greater in banana, pineapple and pasture than in cacao; probably related to addition of chemical fertilizer and manure from cattle grazing. Forest and cacao also had greater %C, than other ecosystems, which is directly related to soil organic matter content (p<0.0001). Overall, cacao had more favorable physical, biological and chemical soil characteristics than banana and pineapple monocultures, while trends were less conclusive compared to the pastureland. While organic cacao was inferior to native forest in some soil characteristics such as bulk density and organic carbon, its soil quality did best mimic that of the native forest. This supports the organic cultivation of cacao as a desirable alternative to banana and pineapple monoculture. Rev. Biol. Trop. 62 (3): 887-897. Epub 2014 September 01.

Muchos de los ecosistemas boscosos naturales de la provincia de Limón, Costa Rica, se han convertido en monocultivos de banano y piña, lo que ha reducido la biodiversidad y la calidad de los suelos. El manejo agroforestal del cacao (Theobroma cacao) es un sistema alternativo, que puede generar ingresos para los agricultores de la región mientras imita mejor los ecosistemas nativos. En esta investigación se compararon los indicadores físicos, biológicos, y químicos de la calidad del suelo en un cacaotal orgánico y agroforestal, una plantación bananera, una piñera, un potrero y un bosque natural. En general, el suelo del cacaotal tuvo características físicas, biológicas y químicas mejores que los monocultivos de banano y piña, mientras las tendencias en comparación con el potrero fueron menos marcadas. Aunque algunas características del suelo en el cacaotal orgánico, como densidad y cantidad de carbono, fueron inferiores al bosque nativo, la calidad del suelo en el cacaotal imitó mejor la del bosque nativo. Los resultados de esta investigación apoyan el cultivo de cacao como una alternativa deseable al monocultivo de banano y piña.

Alterações microbianas e químicas de um gleissolo sob macaubeiras nativas em função da variação sazonal e espacial / Microbial and chamical changes in gleysol under native macauba palms by the spatial and seasonal variations

A macaúba (Acrocomia aculeata) é uma alternativa para a produção de biodiesel e, consorciada com pastagem, pode auxiliar na recuperação de áreas degradadas. O objetivo deste trabalho foi estudar as alterações nos atributos microbiológicos, na matéria orgânica e no N total do solo, em função da variação sazonal e espacial em um Gleissolo sob maciço de macaubeiras nativas, no Cerrado. O estudo observacional foi realizado na região de Planaltina de Goiás, na Fazenda Agropecuária Santa Fé. Foram selecionadas dez árvores em uma mata com macaubeiras nativas no bioma cerrado. A coleta de solo foi realizada na camada de 0 a 10 centímetros de profundidade, sob uma linha horizontal, imaginária, traçada a partir da base do caule das macaubeiras. As amostras de solo foram coletadas a 50, 150 e 250 centímetros de distância do caule da palmeira, durante o verão chuvoso (março de 2010) e inverno seco (julho 2010). Para a avaliação estatística das variáveis observadas, utilizou-se um modelo misto. As médias das variáveis observadas foram submetidas a testes para verificar se seguiam a distribuição normal, e a homogeneidade de variâncias. Em seguida, os dados foram submetidos ao teste F e as médias foram comparadas pelo teste t. Os atributos carbono microbiano (Cmic), respiração basal (RB), quociente metabólico (qCO2), a matéria orgânica do solo (MOS) e a relação C/N do solo são sensíveis à variação sazonal e espacial em mata de macaubeiras no Cerrado. O nitrogênio total (NT) foi sensível à variação espacial. A microbiota presente no solo sob macaubal se manteve mais equilibrada durante o período seco, apresentando maiores teores de carbono microbiano e quociente microbiano e menor quociente metabólico e relação C/N do solo.

Macauba palm (Acrocomia aculeata) is an alternative for biodiesel production and intercropped with pastures, can be used to recover degraded areas. The aim of this paper was to study the alterations of microbial and soil organic matter and total N, in function of sazonal and spatial variation of a Gleysol, under native macauba palms (Acrocomia aculeata). This observational study took place in Santa Fe Agropecuaria farm, in the region of Planaltina de Goias, State of Goias. Ten trees were selected from a native forest containing macauba palms. Soil samples were then taken at a depth of 0 - 10 cm from a horizontal imaginary line, drawn from the macauba`s palm trunk. Soil samples were taken from a 50, 150 and 250 cm distance from the trunk, during the wet summer (March, 2010) and the dry winter (July, 2010). The mixed model was used in order to evaluate the observational study. The observational means were submitted to testing to evaluate if their values followed a normal distribution and to test homogeneity of variance. Subsequently, data were submitted to the F-test and the means were compared using the t-test. The Cmic, RB, qCO2 and the MO and soil C/N have been found to be sensitive to seasonal and spatial variation in the native forest of macauba palms, in the Cerrado. The NT showed to be sensitive to spatial variation. The microbiota present in the soil under macauba palms was more efficient and maintained a higher equilibrium during the dry winter, presenting higher values of Cmic and Cmic:Corg, and lower values of qCO2 and soil C/N ratio.

Indicadores microbiológicos do solo sob influência do cultivo de trigo com duplo propósito / Soil microbiological indicator influenced by dual purpose wheat system

O Trigo de Duplo Propósito (TDP) é um sistema de cultivo em que se utilizam cultivares para a produção de grãos e forragem, esta destinada ao consumo animal. Este sistema pode exercer grande influência na dinâmica e atividade microbiana do solo. O objetivo desse trabalho foi avaliar o efeito do sistema de manejo (com e sem cortes e do número de cortes, 1 ou 2 cortes) de quatro cultivares de trigo para duplo propósito, nos atributos microbiológicos do solo em Planaltina, Distrito Federal. O delineamento experimental utilizado foi em blocos casualizados, com seis repetições em esquema de parcelas subdivididas, onde os cultivares de trigo (Frontana, BH 1146, BRS 264 e Aliança) foram alocados nas parcelas experimentais. Os cortes foram feitos após o primeiro ciclo de crescimento e foram as subparcelas. O cultivar Frontana proporcionou os maiores teores de carbono orgânico total (COT), de nitrogênio total (Ntotal) e da biomassa microbiana (N-BMS). Os maiores valores na relação N-BMS/Ntotal foram observados nos cultivares Frontana, Aliança e BRS 264. O corte estabelecido nos cultivares Frontana e Aliança provocou redução da respiração basal (RB) do solo, assim como do carbono da biomassa microbiana do solo (C-BMS) no trigo Aliança. O C-CBMS aumentou com o efeito do manejo do corte no cultivar BH 1146. O corte também provocou aumento nos percentuais do quociente microbiano (qMIC), nos cultivares Frontana e BH1146, enquanto que nos demais cultivares, houve um efeito oposto.

Dual purpose wheat (DPW) is a cultivation system which cultivars are utilized for grain and forage production and this last one is used for animal consumption. This system production can greatly influence the dynamics and soil microbial activity. The aim of this study was to evaluate the effect of management system (with or without cuts1 or 2 cuts and the number of cuts, 1 or 2) of four wheat cultivars for dual purpose on soil microbiological attributes in Planaltina, Distrito Federal). The experimental design was randomized blocks with split plot, with six replicates where wheat cultivars were planted on experimental plots (Frontana, BH 1146, BRS 264 and Aliança). The cuts were made after the first growing cycle and were the subplots. Frontana was the wheat cultivar with the highest levels of total organic carbon content (TOC), total N and nitrogen microbial biomass (N-NMB). The relation NMB/total N showed higher values on Frontana, Aliança and BRS 264. The cut made on Frontana and Aliança cultivars caused reduction in soil basal respiration (BR) and the soil microbial carbon biomass (C-MBC) in wheat Aliança. The C-MBC increase with the effect of cutting management on BH1146 and also promoted an increase im percentage of microbial quotient on Frontana and BH146, where as in the other cultivars, there was an opposite effect.