Humic substances and its distribution in coffee crop under cover crops and weed control methods

Humic substances (HS) comprise the passive element in soil organic matter (SOM), and represent one of the soil carbon pools which may be altered by different cover crops and weed control methods. This study aimed to assess HS distribution and characteristics in an experimental coffee crop area subjected to cover crops and cultural, mechanical, and chemical weed control. The study was carried out at Londrina, in the state of Paraná, southern Brazil (23°2130 S; 51°1017 W). In 2008, seven weed control/cover crops were established in a randomized block design between two coffee rows as the main-plot factor per plot and soil sampling depths (0-10 cm, 10-20 cm, 20-30 cm and 30-40 cm) as a split-plot. HS were extracted through alkaline and acid solutions and analyzed by chromic acid wet oxidation and UV-Vis spectroscopy. Chemical attributes presented variations in the topsoil between the field conditions analyzed. Cover crop cutting and coffee tree pruning residues left on the soil surface may have interfered in nutrient cycling and the humification process. Data showed that humic substances comprised about 50 % of SOM. Although different cover crops and weed control methods did not alter humic and fulvic acid carbon content, a possible incidence of condensed aromatic structures at depth increments in fulvic acids was observed, leading to an average decrease of 53 % in the E4/E6 ratio. Humin carbon content increased 25 % in the topsoil, particularly under crop weed-control methods, probably due to high incorporation of recalcitrant structures from coffee tree pruning residues and cover crops.(AU)

Humic substances and its distribution in coffee crop under cover crops and weed control methods

Humic substances (HS) comprise the passive element in soil organic matter (SOM), and represent one of the soil carbon pools which may be altered by different cover crops and weed control methods. This study aimed to assess HS distribution and characteristics in an experimental coffee crop area subjected to cover crops and cultural, mechanical, and chemical weed control. The study was carried out at Londrina, in the state of Paraná, southern Brazil (23°2130 S; 51°1017 W). In 2008, seven weed control/cover crops were established in a randomized block design between two coffee rows as the main-plot factor per plot and soil sampling depths (0-10 cm, 10-20 cm, 20-30 cm and 30-40 cm) as a split-plot. HS were extracted through alkaline and acid solutions and analyzed by chromic acid wet oxidation and UV-Vis spectroscopy. Chemical attributes presented variations in the topsoil between the field conditions analyzed. Cover crop cutting and coffee tree pruning residues left on the soil surface may have interfered in nutrient cycling and the humification process. Data showed that humic substances comprised about 50 % of SOM. Although different cover crops and weed control methods did not alter humic and fulvic acid carbon content, a possible incidence of condensed aromatic structures at depth increments in fulvic acids was observed, leading to an average decrease of 53 % in the E4/E6 ratio. Humin carbon content increased 25 % in the topsoil, particularly under crop weed-control methods, probably due to high incorporation of recalcitrant structures from coffee tree pruning residues and cover crops.

Organic acid effect on calcium uptake by the wheat roots

This work evaluated the effect of the natural organic acids on the uptake of Ca by the wheat roots in a hydroponic solution. The following organic acids were evaluated: citric, oxalic, tartaric, malic, malonic, maleic, DL-malic, p-hydroxybenzoic, aconitic, and salicilic. The organic acids neither enhanced the root growth nor increased Ca uptake. The salicilic and malic acids were highly toxic and decreased the root growth. The citric, tartaric, maleic, aconitic, and salicilic decreased the Ca uptake by the roots due to their higher capacity to form the stable complexes with Ca in solution at pH 6.0. Decreasing the Ca valence from Ca++ to CaL+ or CaL2(0) through the organic ligand complexation reactions decreased the Ca uptake. The results suggested that the wheat roots do not absorb Ca-organic complexes.

Ácidos orgânicos possuem grupos funcionais com cargas negativas que complexam íons metálicos em solução. Este trabalho avaliou o efeito de ácidos orgânicos naturais na absorção de Ca pelas raízes de trigo. Foram avaliados os seguintes ácidos orgânicos: cítrico, oxálico, tartarico, málico, malônico, maleico, DL-málico, p-hidroxibenzoico, aconítico e salicílico. Os ácidos orgânicos não estimularam o crescimento das raízes e não aumentaram a absorção de Ca. Os ácidos salicílico e maleico diminuíram drasticamente o crescimento radicular. Os ácidos cítrico, tartárico, maleico, aconítico e salicílico diminuíram a absorção de Ca pelas raízes devido à maior capacidade de formar complexos estáveis com Ca em solução no pH 6,0. A redução da valência de Ca++ para CaL+ e CaL2(0), através das reações de complexação, diminuiu a absorção de Ca pelas raízes. Os resultados sugerem que os complexos de Ca-orgânico não são absorvidos pelas raízes de trigo.

Relationship between the mass of organic matter and carbon in soil

The quantity of soil organic matter (SOM) was estimated through the determination of soil organic carbon (SOC) times a factor, which assumes that 58 percent of the SOM was formed by carbon. A number of soil samples with wide range of SOC content collected in the state of Paraná, Brazil were evaluated in the laboratory. SOC was measured by Walkley-Black method and the total SOM by loss on ignition. The SOC was positively correlated with SOM. The SOM/SOC ratio varied from 1.91 to 5.08 for the soils. It shows that Brazilian SOM has greater oxidation degree. Although, the SOM and SOC decreased with soil depth the SOM/SOC ratio increased. It showed that SOM in the subsoil contained more oxygen but less carbon than the SOM in the upper soil surface. The CEC/SOC also increased with depth indicating that the functional groups of the SOM increased per unity of carbon.

O teor de matéria orgânica do solo (MOS) é estimado pelo conteúdo de carbono orgânico do solo (COS) vezes um fator, decorrente do pressuposto de que 58 por cento da MOS é formada por carbono. Amostras de solos apresentando grande variação no teor de COS foram avaliadas no laboratório. O COS foi determinado pelo método de Walkley-Black (WB) e a MOS pela perda de massa por ignição (PMI). A MOS foi positivamente correlacionada com o COS. A relação MOS/COS variou de 1,91 a 5,08. Este resultado mostra que a MOS brasileiros apresentam maior grau de oxidação. Embora a MOS e o COS tenham diminuído a relação MOS/COS aumentou com a profundidade do solo. Este resultado demonstrou que a MOS da subsuperfície contem mais oxigênio e menos carbono que a MOS da superfície do solo. A relação CTC/COS também aumentou com a profundidade, indicando um aumento nos grupos funcionais da MOS por unidade de carbono.

Re-evaluation of manganese solubility as affected by soil sample preparation in the laboratory

Avaliou-se em condições de laboratório os efeitos da secagem da amostra de solo e do tempo entre a secagem e a determinação analítica na solubilidade do Mn, utilizando-se milho como planta indicadora. Coletaram-se amostras de cinco solos agrícolas, transferiram-se para o laboratório onde foram submetidas aos seguintes tratamentos: secas a sombra a 25ºC, secas a 65ºC determinando-se o Mn imediatamente, aos 30 e 60 dias. Após 90 dias reumedeceu-se os solos e cultivou-se plantas de milho durante 7 dias. Avaliações incluem Mn-planta e Mn-solo extraído com a solução de NH4AOc 1mol L-1 pH7.0. Amostras de solo secas à sombra apresentaram os menores teores de Mn no solo e nos tecidos das plantas. A secagem do solo a 65ºC e o tempo entre a secagem e a determinação aumentaram a solubilidade de Mn no solo e a absorção de Mn pelas plantas. Os oxisolos e o alfisolo apresentaram os maiores teores de Mn. Os resultados indicaram a extrema dificuldade na interpretação analítica de Mn no solo para fins de fertilidade, devido aos efeitos do preparo da amostra no laboratório na solubilidade do Mn. Analise rotineira de solo deve ser usada com ressalvas para avaliação da disponibilidade de Mn para as plantas.

Redistribution of phosphorus in soil through cover crop roots

Em plantio direto o P acumula-se próximo da subsuperfície do solo. Devido a importância do P para o desenvolvimento do sistema radicular é benéfico a sua transferência da superfície para a subsuperfície do solo. O objetivo foi avaliar se as plantas de cobertura do solo podem absorver P na superfície e transferi-la através das raízes para a subsuperfície do solo. Amostras de um latossolo com baixo teor de P disponível foram transferidas para colunas de PVC. Superfosfato triplo foi aplicado na camada de 0 a 10 cm de profundidade. Avaliaram-se as seguintes plantas de cobertura: Avena strigosa, Avena sativa, Secale cereale, Pisum sativum subsp arvense, Pisum sativum, Vicia villosa, Vicia sativa, Lupinus angustifoliu, Lupinus albus, e Triticum aestivum. Após 80 dias coletou-se a parte aérea das plantas, dividiu-se o solo em camadas de 10 cm e separou-se as raízes de cada camada de solo. Analisou-se as raízes e parte aérea e calculou-se a contribuição para o P do solo. As plantas de cobertura acumularam quantidades consideráveis de P nas raízes e parte aérea. Vicia sativa acumulou cerca de 65% do total de P absorvido nas raízes e transferiu com 7 kg ha-1 de P para o solo abaixo do local de aplicação do fertilizante fosfatado. Existe a possibilidade da redistribuição de P no solo, em plantio direto, utilizando-se plantas de cobertura de inverno em rotação com culturas de verão. Vicia sativa foi a mais eficiente na redistribuição do P da superfície para as camadas subsuperficiais do solo.

Plant residues: short term effect on sulphate, borate, zinc and copper adsorption by an acid oxisol

Laboratory experiments were carried out to examine the effects of plant residues on Cu, Zn, B and S adsorption by an acidic oxisol. The plant residues were: black oats (Avena strigosa), oil seed radish(Raphanus sativus), velvet beans (Stizolobium cinereum), and pigeon pea (Cajanus cajan) collected at flowering stage. Plant residues increased Cu and Zn adsorptions and decreased B and S adsorptions. The results indicated that for short term effect plant residues decreased the availabilities of Cu and Zn through metal organic complex reactions and increased availabilities of S and B through competition with organic anions by the adsorption sites on soil

Potencial de extratos de resíduos vegetais na mobilização do calcário no solo por método biológico

Soil surface applied lime shows low efficiency in alleviating subsoil acidity. Lime efficiency is increased through water-soluble organic compounds released from plant residues. A biological test was evaluated to verify the capacity of plant extracts on lime mobility in the soil. The test presents the following steps: plant material preparation; extraction of water soluble organic compounds; soil column preparation; soil surface lime addition; plant extract addition; irrigation with distillated water; biological test with an indicator plant (wheat, cultivar Anahuac); and root growth evaluation. Surface applied lime without plant residue increased pH and Ca, and decreased Al in the top 5 cm of soil. Lime with black oats and oil seed radish extracts increased pH and Ca and decreased Al up to the 20 cm soil depth. Wheat residue had no effect on lime mobility. Indicator root growth followed the effect of treatments on soil chemical composition: lime without plant residue enhanced root growth in the top 10 cm depth and lime with black oats and oil seed radish enhanced root growth up to the 20 cm depth. The biological test was efficient to evaluate the ability of plant residues in relation to lime mobility in the soil.

O calcário aplicado na superfície do solo apresenta baixa eficiência na correção da acidez subsuperficial. A eficiência pode ser melhorada através de compostos orgânicos hidrossolúveis liberados pelos resíduos vegetais. Foi avaliado um método biológico para testar a capacidade de extratos vegetais na mobilização do calcário no solo. O método consiste das seguintes etapas: coleta e preparo do material vegetal; extração dos compostos orgânicos hidrossolúveis; preparo da coluna de solo; aplicação do calcário na superfície do solo; aplicação do extrato vegetal; irrigação com água destilada; teste biológico com a planta indicadora de trigo cv. Anahuac e avaliação do crescimento radicular. A calagem sem resíduo vegetal aumentou o pH e o teor de Ca e diminuiu o teor de Al apenas na camada 0 a 5 cm de profundidade. A calagem com resíduos de aveia preta e nabo forrageiro aumentou o pH e o teor de Ca e diminuiu o teor de Al na camada de 0 a 20 cm de profundidade. Por outro lado, a calagem com resíduos de trigo não afetou a mobilidade do calcário no solo. O crescimento das raízes acompanhou os efeitos na química do solo: calagem sem resíduo e calagem com resíduo de trigo apresentaram crescimento das raízes até 10 cm de profundidade enquanto a calagem com resíduos de aveia e nabo favoreceu o crescimento das raízes até 20 cm de profundidade. O teste biológico foi adequado para avaliar a eficiência de resíduos vegetais na mobilização do calcário no solo.

Potencial de extratos de resíduos vegetais na mobilização do calcário no solo por método biológico

Soil surface applied lime shows low efficiency in alleviating subsoil acidity. Lime efficiency is increased through water-soluble organic compounds released from plant residues. A biological test was evaluated to verify the capacity of plant extracts on lime mobility in the soil. The test presents the following steps: plant material preparation; extraction of water soluble organic compounds; soil column preparation; soil surface lime addition; plant extract addition; irrigation with distillated water; biological test with an indicator plant (wheat, cultivar Anahuac); and root growth evaluation. Surface applied lime without plant residue increased pH and Ca, and decreased Al in the top 5 cm of soil. Lime with black oats and oil seed radish extracts increased pH and Ca and decreased Al up to the 20 cm soil depth. Wheat residue had no effect on lime mobility. Indicator root growth followed the effect of treatments on soil chemical composition: lime without plant residue enhanced root growth in the top 10 cm depth and lime with black oats and oil seed radish enhanced root growth up to the 20 cm depth. The biological test was efficient to evaluate the ability of plant residues in relation to lime mobility in the soil.

O calcário aplicado na superfície do solo apresenta baixa eficiência na correção da acidez subsuperficial. A eficiência pode ser melhorada através de compostos orgânicos hidrossolúveis liberados pelos resíduos vegetais. Foi avaliado um método biológico para testar a capacidade de extratos vegetais na mobilização do calcário no solo. O método consiste das seguintes etapas: coleta e preparo do material vegetal; extração dos compostos orgânicos hidrossolúveis; preparo da coluna de solo; aplicação do calcário na superfície do solo; aplicação do extrato vegetal; irrigação com água destilada; teste biológico com a planta indicadora de trigo cv. Anahuac e avaliação do crescimento radicular. A calagem sem resíduo vegetal aumentou o pH e o teor de Ca e diminuiu o teor de Al apenas na camada 0 a 5 cm de profundidade. A calagem com resíduos de aveia preta e nabo forrageiro aumentou o pH e o teor de Ca e diminuiu o teor de Al na camada de 0 a 20 cm de profundidade. Por outro lado, a calagem com resíduos de trigo não afetou a mobilidade do calcário no solo. O crescimento das raízes acompanhou os efeitos na química do solo: calagem sem resíduo e calagem com resíduo de trigo apresentaram crescimento das raízes até 10 cm de profundidade enquanto a calagem com resíduos de aveia e nabo favoreceu o crescimento das raízes até 20 cm de profundidade. O teste biológico foi adequado para avaliar a eficiência de resíduos vegetais na mobilização do calcário no solo.

Absorçäo de metais pesados do lodo de esgoto pelo feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.) / Heavy metal uptake of the sewage sludge by bean plants (Phaseolus vulgaris L.)

Toxicity and uptake of heavy metals of sewage sludge by beans (Phaseolus vulgaris L.) were evaluated in green house experiments. Treatments consisted of 1,0; 2,0 and 5,0 per cent (m/m) of dry sewage sludge, collected from Londrina (Bom Retiro and ETE-Sul) and Curitiba (ETE-Belém and RALF). Bean (variety IAPAR 57) was sown three times at 0, 120 and 240 days after the treatment have been applied. Contents of Cd, Cr, Co, Cu, Ni, and Pb in bean tissues cultivated with 5,0 per cent (m/m) of all sewage sludge were similar to the control and Ba contents were reduced by increasing the quantity of sewage sludge in the soil. The Zn content in tissue bean increased from 86 mg kg -1 of contrrol to 462 mg kg-1 by applying 5 per cent (m/m) of sewage sludge in soil, but plant beans did not show toxicity symptons. The addition of 5 per cent (m/m) of sewage sludge increased Mn content in plants, from 193 mg kg-1 of control to 1.960 mg kg -1, showing toxity in bean leaves when the contents were more than 500 mg kg-1. The addition of sewage sludges in soils increased only avaiable Zn carbonate and Cu organic species