Risks of soil chemical degradation from atmospheric gypsum plumes around selected extraction and processing enterprises, Northeast Brazil.

Gypsum plays a prominent role in agriculture, being considered an effective alternative to alleviate subsurface acidity due to its higher solubility and containing sulfur. However, another significant aspect is which pose long-term risks of groundwater contamination due to excessive applications of salts, pesticides, and other chemicals that will be leached, or even soil chemical depletion. So far, no study has focused on understanding the impacts of the atmospheric gypsum plume originating from gibbsite mining and processing on the leaching of soil bases and chemical degradation surrounding these sites. In this study, we evaluated the behavior of chemical characteristics in soil profiles distributed along the dispersion of the atmospheric plume and in areas without interference from the industrial sector in the state of Maranhão, Northeast Brazil. Fifty-three sampling points were collected at 7 locations based on the dispersion of the dust plume through wind drift. Each sampling point was represented by three composite soil samples at depths of 0.0-0.20, 0.40-0.60, and 1.00-1.20 m, where the chemical soil characteristics were evaluated. The average levels of Ca, Mg, and K in the studied layers are classified as low, with minimum values below the method's detection limit, and they also show imbalance due to higher concentrations of Ca in the surface layer in areas affected by atmospheric dispersion. The sum and saturation of bases at all depths are classified as low. Higher aluminum saturation values were observed in the deeper soil layers. The gypsum dust altered the soil's chemical characteristics at the evaluated depths; therefore, it is necessary to seek means to mitigate gypsum dust release during gibbsite extraction and processing and ensure that the soils in areas near these enterprises maintain their natural characteristics.

Understanding the dynamics of attributes of medium and short cycle rice cultivars under nitrogen effect / Compreendendo a dinâmica de atributos de cultivares de arroz de ciclo médio e curto sob efeito do nitrogênio

ABSTRACT: Nitrogen (N) is the element supplied by the soil that limits the development of irrigated rice. The hypothesis of the present is that to meet higher demand for N by the plant due to the higher potential yield, it is not necessary to apply a higher dose of N fertilizer. This studyevaluated the efficiency of N utilization, the rate of growth and accumulations of N by plants and the grain yield of two rice cultivars, short cycle and medium cycle, with and without N fertilization. A field experiment was installed in the Rio Grande do Sul, southern Brazil. The treatment factors evaluated were cultivar, with medium and short cycles, with doses of 0 and 150 kg N ha-1. Growth curves, absorption rate, N content and leaf area index over time, root area and grain yield were analyzed. The medium cycle cultivar has a greater potential to explore the environment when compared to the short cycle rice cultivar, both for greater leaf area and root area per cultivation area, as well as for longer exploration times. Thus, the medium cycle cultivar has greater N utilization efficiency and higher grain yield.

RESUMO: O nitrogênio é o elemento fornecido pelo solo que mais limita o desenvolvimento do arroz irrigado. A hipótese do presente trabalho é que para atender a uma maior demanda de nitrogênio pela planta devido ao maior potencial de rendimento, não é necessário aplicar uma dose maior de fertilizante nitrogenado. O objetivo do estudo foi analisar o efeito do potencial produtivo de cultivares de arroz na resposta ao nitrogênio. Um experimento de campo foi instalado no Rio Grande do Sul, sul do Brasil. Os fatores de tratamento avaliados foram cultivar, com ciclos médio e curto sob doses de 0 e 150 kg N ha-1. Foram analisadas curvas de crescimento, marcha de absorção, teor de nitrogênio e índice de área foliar ao longo do tempo, área radicular e produtividade de grãos. A cultivar de ciclo médio apresenta maior potencial de exploração do ambiente quando comparada a cultivar de arroz de ciclo curto, tanto pela maior área foliar quanto pela maior área superficial da raiz por área. Assim, a cultivar de ciclo médio tem maior capacidade de exploração de recursos e maior eficiência no aproveitamento do nitrogênio, o que é de grande importância para uma agricultura mais sustentável.

Survival and distribution of weedy rice seedbank after twenty-two years of different rice cropping systems / Sobrevivência e distribuição do banco de sementes de arroz daninho após 22 anos de cultivo de arroz em diferentes sistemas

ABSTRACT: Weedy rice (Oryza sativa L.) is the most problematic weed in rice fields due to the few control management alternatives to control it, because of the genetic similarity with the crop. Different cropping systems (regarding soil preparation before sowing) have been used as options to control the persistence and emergence of the weed seedbank. Therefore, the objective of this study was to evaluate the longevity and vertical distribution of weedy rice seeds in the soil seedbank after 22 years of different rice cropping systems. Data was analyzed as a two-way factorial, with cropping systems carried out for 22 years [no-tillage (NT), conventional tillage (CT), wet direct-seeded (WDS)] as one factor and sampling depth (0-2, 2-5, 5-10 and 10-20 cm) as the other factor. The number of whole and deteriorated seeds per m-2 were assessed, as well as the viability (%). No effect between the systems were detected up to 5 cm, however at 5-10 cm CT and WDS showed higher amount of seeds, and WDS at 10-20 cm. As the sampling depth increased, NT showed fewer amount of seeds, while less reduction of the soil seedbank was observed in WDS. CT and WDS spread viable seeds in the soil profile from 0 to 20 cm depth. After 22 years there are viable weedy rice seeds up to 10 cm of depth in the three cropping systems and there is no difference among them up to 5 cm of depth, demonstrating the serious problem of the seedbank for this species.

RESUMO: O arroz daninho (Oryza sativa L.) é a principal planta daninha do arroz cultivado e, devido à similaridade genética com a cultura, são poucas as alternativas de controle. Uma possibilidade são os sistemas de cultivo, em razão da influência na emergência e sobrevivência da espécie no banco de sementes do solo. Diante disso, o trabalho objetivou avaliar a longevidade e a distribuição das sementes de arroz daninho no perfil do solo, após 22 anos de cultivo, sob diferentes sistemas. Os tratamentos foram arranjados em esquema fatorial, em que o fator A foi composto por três sistemas de cultivo, realizados consecutivamente durante 22 anos, sendo esses: semeadura direta (SD), sistema convencional (SC) e pré-germinado (PG); e, o fator B composto por quatro profundidades de amostragem: 0-2, 2-5, 5-10 e 10-20 cm. As variáveis avaliadas foram: o número de sementes íntegras e deterioradas m-2; e, a porcentagem de viabilidade. Não foi verificado efeito dos sistemas até 5 cm, mas a 5-10 cm SC e PG mostraram maior quantidade de sementes, e PG a 10-20 cm. A SD proporcionou diminuição de sementes íntegras conforme aumentou a profundidade de amostragem, enquanto o sistema PG elimina menos sementes do banco de sementes do solo. Os sistemas SC e PG distribuem sementes viáveis no perfil do solo de 0 a 20 cm de profundidade. Após 22 anos, nos três sistemas de cultivo há sementes de arroz daninho viáveis até 10 cm de profundidade, sendo igual a quantidade de sementes viáveis até cinco centímetros de profundidade.

Understanding the dynamics of attributes of medium and short cycle rice cultivars under nitrogen effect / Compreendendo a dinâmica de atributos de cultivares de arroz de ciclo médio e curto sob efeito do nitrogênio

Nitrogen (N) is the element supplied by the soil that limits the development of irrigated rice. The hypothesis of the present is that to meet higher demand for N by the plant due to the higher potential yield, it is not necessary to apply a higher dose of N fertilizer. This studyevaluated the efficiency of N utilization, the rate of growth and accumulations of N by plants and the grain yield of two rice cultivars, short cycle and medium cycle, with and without N fertilization. A field experiment was installed in the Rio Grande do Sul, southern Brazil. The treatment factors evaluated were cultivar, with medium and short cycles, with doses of 0 and 150 kg N ha-1. Growth curves, absorption rate, N content and leaf area index over time, root area and grain yield were analyzed. The medium cycle cultivar has a greater potential to explore the environment when compared to the short cycle rice cultivar, both for greater leaf area and root area per cultivation area, as well as for longer exploration times. Thus, the medium cycle cultivar has greater N utilization efficiency and higher grain yield.

O nitrogênio é o elemento fornecido pelo solo que mais limita o desenvolvimento do arroz irrigado. A hipótese do presente trabalho é que para atender a uma maior demanda de nitrogênio pela planta devido ao maior potencial de rendimento, não é necessário aplicar uma dose maior de fertilizante nitrogenado. O objetivo do estudo foi analisar o efeito do potencial produtivo de cultivares de arroz na resposta ao nitrogênio. Um experimento de campo foi instalado no Rio Grande do Sul, sul do Brasil. Os fatores de tratamento avaliados foram cultivar, com ciclos médio e curto sob doses de 0 e 150 kg N ha-1. Foram analisadas curvas de crescimento, marcha de absorção, teor de nitrogênio e índice de área foliar ao longo do tempo, área radicular e produtividade de grãos. A cultivar de ciclo médio apresenta maior potencial de exploração do ambiente quando comparada a cultivar de arroz de ciclo curto, tanto pela maior área foliar quanto pela maior área superficial da raiz por área. Assim, a cultivar de ciclo médio tem maior capacidade de exploração de recursos e maior eficiência no aproveitamento do nitrogênio, o que é de grande importância para uma agricultura mais sustentável.

Metal accumulation, growth and nutrition of Vernonia polyanthes exposed to lead nitrate and arbuscular mycorrhizal fungi

The association between plants and arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) can be used to bioremediate areas contaminated by metals. The objectives of this work were to evaluate the lead (Pb2+) phytoaccumulation capacity, morpho-physiology and nutrition responses of Vernonia polyanthes exposed to a solution amended with concentrations of lead nitrate and arbuscular mycorrhizal fungi. The treatments consisted of increasing doses of Pb2+ as lead nitrate [Pb(NO3)2], two strains of AMF and an absolute control without lead and AMF. Lead negatively affected some morphophysiological variables, reduced 27.3, 25.63, 30.60, and 56.60% shoot length, root collar diameter, number of leaves and leaf area, respectively, besides reducing decreasing chlorophyll a. Lead accumulated in the shoot and roots, the latter at the highest concentrations. However, the translocation factor was above 1, indicating low efficiency. The bioaccumulation factor referring to the roots were above 1. The fungi colonization rate was low, 3.31% for Gigaspora margarita and 2.33% for Acaulospora morrowiae. However, the absorption of lead increased, reflecting in lower values of chlorophyll a, dry mass of root and diameter. Results indicated that the arboreal species V. polyanthes tolerate high concentrations of lead and can accumulate significant amounts in the roots. AMF increase the accumulation of lead in the shoot and can be used in projects aimed at the phytoextraction of metals.

How different soil moisture levels affect the microbial activity / Como diferentes níveis de umidade do solo afetam a atividade microbiana de um solo de terras baixas usado para cultivo do arroz?

The lowland soils are characterized by high susceptibility to water saturation. This anaerobic condition is usually reported in paddy fields and alters the decomposition process of soil organic compounds. The aim of this study was to evaluate the soil microbial and enzymatic activity of a lowland soil at different soil moisture contents. A poorly drained Albaqualf cultivated with irrigated rice was used to evaluate microbial and enzymatic activity in treatments with different levels of soil moisture, being: i) 60% of field capacity (FC) (60%FC); ii) 100% of FC (100%FC); iii) flooded soil with a 2 cm water layer above soil surface, and iv) soil kept at 60%FC with late flood after 29 days the incubation. The greater soil microbial activity was observed in the 100%FC treatment, being 41% greater than 60%FC treatment and only 2% higher than flooded treatment. The enzymatic activity data by fluorescein diacetate (FDA) hydrolysis corroborated the higher CO2 release in treatments with higher soil moisture content. Differently from the results reported, the main methodologies to evaluate microbial activity still recommend maintenance of the soil with a moisture content close to 60% of the FC. However, in lowland soil with history of frequent paddy fields, the maintenance of moisture close to 60% of the FC can limit the microbial activity. The soil respiration technique can be used to evaluate the microbial activity in flooded soil conditions. However, further studies should be conducted to understand the effect of the cultivation history on the microbial community of these environments.(AU)

Os solos de várzea são caracterizados pela alta suscetibilidade à saturação por água. Esta condição anaeróbica é geralmente encontrada em solos arrozeiros e altera o processo de decomposição dos compostos orgânicos do solo. O objetivo deste estudo foi avaliar a atividade microbiana e enzimática de um solo de várzea sob diferentes teores de umidade no solo. Um Planossolo historicamente cultivado com arroz irrigado foi utilizado para avaliar a atividade microbiana e enzimática em tratamentos com diferentes níveis de umidade do solo, sendo: i) 60% de capacidade de campo (CC) (60%CC); ii) 100% da CC (100%CC); iii) solo inundado com uma camada de água de 2 cm acima da superfície do solo; e iv) solo mantido a 60%CC com inundação após 29 dias da incubação. A maior atividade microbiana do solo foi observada no tratamento 100%CC, sendo 41% maior que o tratamento 60%CC e 2% maior que tratamento inundado. Os dados da atividade enzimática pela hidrólise do diacetato de fluoresceína (FDA) corroboraram a maior liberação de CO2 nos tratamentos com maior umidade do solo. Diferentemente dos resultados encontrados, as principais metodologias para avaliação da atividade microbiana ainda recomendam manter o solo com umidade próxima a 60% da CC. No entanto, em solos de várzea com históricos de cultivos de arroz, a manutenção de umidade próxima a 60% da CC pode limitar a atividade microbiana. A técnica de respiração do solo pode ser usada para avaliar a atividade microbiana em condições de solo inundado. No entanto, mais estudos devem ser realizados para entender o efeito do histórico de cultivo na comunidade microbiana nesses ambientes.(AU)

How different soil moisture levels affect the microbial activity / Como diferentes níveis de umidade do solo afetam a atividade microbiana de um solo de terras baixas usado para cultivo do arroz?

ABSTRACT: The lowland soils are characterized by high susceptibility to water saturation. This anaerobic condition is usually reported in paddy fields and alters the decomposition process of soil organic compounds. The aim of this study was to evaluate the soil microbial and enzymatic activity of a lowland soil at different soil moisture contents. A poorly drained Albaqualf cultivated with irrigated rice was used to evaluate microbial and enzymatic activity in treatments with different levels of soil moisture, being: i) 60% of field capacity (FC) (60%FC); ii) 100% of FC (100%FC); iii) flooded soil with a 2 cm water layer above soil surface, and iv) soil kept at 60%FC with late flood after 29 days the incubation. The greater soil microbial activity was observed in the 100%FC treatment, being 41% greater than 60%FC treatment and only 2% higher than flooded treatment. The enzymatic activity data by fluorescein diacetate (FDA) hydrolysis corroborated the higher CO2 release in treatments with higher soil moisture content. Differently from the results reported, the main methodologies to evaluate microbial activity still recommend maintenance of the soil with a moisture content close to 60% of the FC. However, in lowland soil with history of frequent paddy fields, the maintenance of moisture close to 60% of the FC can limit the microbial activity. The soil respiration technique can be used to evaluate the microbial activity in flooded soil conditions. However, further studies should be conducted to understand the effect of the cultivation history on the microbial community of these environments.

RESUMO: Os solos de várzea são caracterizados pela alta suscetibilidade à saturação por água. Esta condição anaeróbica é geralmente encontrada em solos arrozeiros e altera o processo de decomposição dos compostos orgânicos do solo. O objetivo deste estudo foi avaliar a atividade microbiana e enzimática de um solo de várzea sob diferentes teores de umidade no solo. Um Planossolo historicamente cultivado com arroz irrigado foi utilizado para avaliar a atividade microbiana e enzimática em tratamentos com diferentes níveis de umidade do solo, sendo: i) 60% de capacidade de campo (CC) (60%CC); ii) 100% da CC (100%CC); iii) solo inundado com uma camada de água de 2 cm acima da superfície do solo; e iv) solo mantido a 60%CC com inundação após 29 dias da incubação. A maior atividade microbiana do solo foi observada no tratamento 100%CC, sendo 41% maior que o tratamento 60%CC e 2% maior que tratamento inundado. Os dados da atividade enzimática pela hidrólise do diacetato de fluoresceína (FDA) corroboraram a maior liberação de CO2 nos tratamentos com maior umidade do solo. Diferentemente dos resultados encontrados, as principais metodologias para avaliação da atividade microbiana ainda recomendam manter o solo com umidade próxima a 60% da CC. No entanto, em solos de várzea com históricos de cultivos de arroz, a manutenção de umidade próxima a 60% da CC pode limitar a atividade microbiana. A técnica de respiração do solo pode ser usada para avaliar a atividade microbiana em condições de solo inundado. No entanto, mais estudos devem ser realizados para entender o efeito do histórico de cultivo na comunidade microbiana nesses ambientes.

Weed phytosociological in irrigated rice under different cultivation systems and crop rotation intensity / Fitossociologia de plantas daninhas em arroz irrigado sob diferentes sistemas de cultivo e intensidade de rotação de culturas

This research aimed to evaluate the phytosociology of weeds in irrigated rice in different soil management systems and crop rotation intensity. Therefore, two field studies were carried out. Study 1 was conducted in an area that has been cultivated since 1994 with three cultivation systems: direct, pre-germinated and conventional ones. Study 2 was carried out in an experimental area in five Integrated Farming Systems, with crop rotation. Phytosociological evaluations were conducted when rice was fully blooming, in the first study, and when grain filling was ending, in the second study. Pre-germinated system of rice cultivation has predominance of aquatic weeds. Conventional system when compared with direct sowing has lower weed densities. Integrated Agricultural Production Systems with higher intensity of crop rotation have been higher infested of perennial species.(AU)

Este trabalho teve por objetivo avaliar a fitossociologia de plantas daninhas em arroz irrigado em diferentes sistemas de manejo do solo e intensidade de rotação de culturas. Para tanto, foram conduzidos dois estudos de campo. O primeiro estudo foi realizado em área cultivada desde 1994 com três sistemas de cultivo: plantio direto, pré-germinado e sistema convencional. O segundo estudo foi realizado em área experimental sob cinco Sistemas Integrados de Produção Agropecuária, com rotação de culturas. As avaliações fitossociológicas foram realizadas quando o arroz estava em pleno florescimento no primeiro estudo, e no final do enchimento de grãos no segundo. O sistema pré-germinado de cultivo de arroz apresenta predominância de plantas daninhas aquáticas. O sistema de cultivo convencional, quando comparado ao plantio direto, possui menores densidades de plantas daninhas. Nos Sistemas Integrados de Produção Agropecuária com maior intensidade de rotação de culturas houve maior infestação de plantas daninhas perenes.(AU)

Weed phytosociological in irrigated rice under different cultivation systems and crop rotation intensity / Fitossociologia de plantas daninhas em arroz irrigado sob diferentes sistemas de cultivo e intensidade de rotação de culturas

ABSTRACT: This research aimed to evaluate the phytosociology of weeds in irrigated rice in different soil management systems and crop rotation intensity. Therefore, two field studies were carried out. Study 1 was conducted in an area that has been cultivated since 1994 with three cultivation systems: direct, pre-germinated and conventional ones. Study 2 was carried out in an experimental area in five Integrated Farming Systems, with crop rotation. Phytosociological evaluations were conducted when rice was fully blooming, in the first study, and when grain filling was ending, in the second study. Pre-germinated system of rice cultivation has predominance of aquatic weeds. Conventional system when compared with direct sowing has lower weed densities. Integrated Agricultural Production Systems with higher intensity of crop rotation have been higher infested of perennial species.

RESUMO: Este trabalho teve por objetivo avaliar a fitossociologia de plantas daninhas em arroz irrigado em diferentes sistemas de manejo do solo e intensidade de rotação de culturas. Para tanto, foram conduzidos dois estudos de campo. O primeiro estudo foi realizado em área cultivada desde 1994 com três sistemas de cultivo: plantio direto, pré-germinado e sistema convencional. O segundo estudo foi realizado em área experimental sob cinco Sistemas Integrados de Produção Agropecuária, com rotação de culturas. As avaliações fitossociológicas foram realizadas quando o arroz estava em pleno florescimento no primeiro estudo, e no final do enchimento de grãos no segundo. O sistema pré-germinado de cultivo de arroz apresenta predominância de plantas daninhas aquáticas. O sistema de cultivo convencional, quando comparado ao plantio direto, possui menores densidades de plantas daninhas. Nos Sistemas Integrados de Produção Agropecuária com maior intensidade de rotação de culturas houve maior infestação de plantas daninhas perenes.