Currently, the effects of climate change lead to widespread processes of soil degradation in cattle regions, with serious environmental, social and economic consequences. This have especially significant in the karst regions of western Cuba, which coincides with the areas of highest agricultural production, population density and the most important water supply basins of several provinces. Based on researches carried out for more than three decades in reference livestock farms, and through a combination of qualitative and quantitative data, this article exposes the effects of intensive anthropogenesis and climate change on the spatial - temporal evolution of soil properties. Among them, the reduction of organic matter content, pH increase, compaction values with apparent density thresholds higher than 1.34 Mg.m-3, reinforcement of karstic-erosive processes, salinization, and others that coexist zonally and spatially in an essentially superficial domain (A + B0-50 cm), with a marked tendency to increase. These results should be interpreted as an indispensable basis for the design of mitigation and adaptation strategies with an agro-ecological approach in regions of Cuba

Actualmente, los efectos del cambio climático conducen a procesos generalizados de degradación de suelos en regiones ganaderas, con graves consecuencias ambientales, sociales y económicas. Esto tiene especial significación en las regiones cársicas del Occidente de Cuba, que coincide con las zonas de mayor producción agrícola, densidad de población y con las cuencas de abastecimiento de agua más importantes de varias provincias. A partir de investigaciones realizadas por más de tres décadas en establecimientos ganaderos de referencia, y mediante la combinación de datos cualitativos y cuantitativos, este artículo expone los efectos de la antropogénesis intensiva y el cambio climático en la evolución espacio - temporal de las propiedades de los suelos. Entre ellos, la disminución del contenido de materia orgánica, aumento del pH, valores de compactación con umbrales de densidad aparente superiores a 1.34 Mg.m-3, reforzamiento de los procesos cársico - erosivos, salinización, y otros que coexisten zonal y espacialmente en un dominio esencialmente superficial (A + B0-50 cm), con marcada tendencia a incrementarse. Estos resultados se deben interpretar como base indispensable para el diseño de estrategias de mitigación y adaptación con enfoque agroecológico en regiones de Cuba

Com o objetivo de avaliar a concentração de metais pesados no solo e nas plantas de feijão-de-vagem (Phaseolus vulgaris L.) em diferentes sistemas de preparo do solo, foi realizado um experimento em Paty do Alferes (RJ), em um Latossolo Vermelho-Amarelo com 30 % de declividade. Foram instaladas parcelas do tipo Wischmeier com dimensões de 22,0 x 4,0 m; cada parcela era constituída de um sistema de preparo do solo distinto: plantio convencional, aração com trator no sentido morro abaixo e queima dos restos vegetais (PC); plantio em nível com aração tração animal e cordões de vegetação a cada 7,0 m (PN); cultivo mínimo com apenas abertura de covas para plantio e conservação dos restos vegetais (CM). Foram coletadas amostras de solo, de plantas e de agroquímicos, bem como analisados os teores totais de metais pesados. Verificou-se que as maiores adições de Cu no sistema deveram-se ao uso do fungicida Peprosan. Os sistemas de preparo PN e CM favoreceram acúmulo de Zn, Mn, Cd e Pb no solo, quando comparados ao PC, provavelmente, em virtude das menores perdas por erosão. A concentração de Pb na vagem in natura, nos sistemas de preparo PN e CM, esteve acima dos limites permitidos para alimentos in natura, em níveis impróprios para o consumo humano.

To evaluate the effect of different soil tillage methods on heavy metal accumulation in soil and edible bean plants (Phaseolus vulgaris L.), a study was carried out in the county of Paty do Alferes, Rio de Janeiro State, Brazil, on a Red-Yellow Latosol with 30 % slope. On 22,0 x 4,0 m Wischmeier plots, the following methods were installed: conventional tillage: downhill furrows and burning of vegetal residues (PC); tillage along contour lines: contour plowing by animal traction with strips of cropping grass every 7,0 m (PN); minimum tillage: opening of ditches for plants only, under preservation of the vegetal residues (CM). Samples of soil, plant and agrochemicals were collected for the determination of heavy metal contents. Peprosan fungicide was responsible for the highest addition of Cu to the soil system. Minimum tillage and tillage along contour lines accounted for a higher accumulation of heavy metals, probably due to smaller erosion losses. Fruits under PN and CM presented Pb concentrations above the levels allowed for fresh food, unfit for human consumption.

Os lodos de esgoto são materiais orgânicos ricos em nutrientes com potencial para o uso agrícola. A utilização desses materiais, no entanto, pode ser limitada pela presença de metais pesados na sua composição. Esta pesquisa teve por objetivos: (a) avaliar a solubilidade de Cd, Pb e Zn em dois tipos de solos tratados com lodo de esgoto enriquecido com esses metais; (b) verificar o efeito do tempo de contato nas mudanças da distribuição de Cd, Pb e Zn nas diferentes formas químicas de dois solos tratados com lodo de esgoto enriquecido com esses metais; (c) verificar a influência das frações inorgânicas e orgânicas do lodo na dinâmica destes metais no solo. O enriquecimento do lodo de esgoto consistiu em adicionar Cd, Pb e Zn a um lodo de esgoto urbano produzido na Estação de Tratamento da Ilha do Governador (ETIG), Rio de Janeiro (RJ). Após 20 dias de incubação, sob umidade constante (50 % g g-1), o lodo enriquecido foi utilizado para a instalação de experimentos em amostras de duas classes de solos: Latossolo Vermelho-Amarelo (LV) e Argissolo Vermelho-Amarelo (PV). Em laboratório, as amostras dos solos foram incubadas com quantidades equivalentes a 0; 20; 40 e 80 t ha-1 de lodo de esgoto enriquecido. Nos tempos de contato solo-lodo enriquecido de 4, 12, 16, 24 e 160 semanas, amostras de solos foram retiradas e submetidas à extração seqüencial de Cd, Pb e Zn. Observou-se, através da extração seqüencial, que compostos orgânicos solúveis formaram complexos, principalmente com cádmio e zinco, mantendo teores elevados destes elementos associados à fração solúvel em água durante todo o período experimental. A incorporação de compostos inorgânicos de Fe e Mn, através do lodo de esgoto, permitiu que o Cd, Pb e Zn se ligassem em sua maior parte, à fração extraível com hidroxilamina. Com o tempo de incubação, observou-se decréscimo dessa fração com aumento da fração residual, indicando decréscimo na solubilidade destes elementos, com o passar do tempo, reduzindo os riscos de contaminação.

Sewage sludges are nutrient-rich organic materials, thus presenting potential for agricultural use. The use of these materials, however, can be limited by the presence of heavy metals in their composition. This study tried to evaluate: (a) the solubility of Cd, Pb and Zn in soils treated with sewage sludge enriched with these metals; (b) the incubation time effect on distribution changes of Cd, Pb and Zn in their different chemical forms in two soils treated with sewage sludge enriched with these metals; (c) the influence of organic and inorganic sewage sludge fractions on the dynamics of these metals in the soil. A sewage sludge of urban sewer produced in the Station of Treatment of Ilha do Governador the (ETIG), Rio de Janeiro (RJ) was enriched by adding Cd, Pb, and Zn. After 20 incubation days, under constant humidity (50% g g-1), the enriched sewage sludge was used for experiments with two soil samples: Yellow Red Latossol (LV) and Yellow Red Podzolic (PV). In the laboratory, the soil samples were incubated with 0; 20; 40 and 80 t ha-1 of enriched sewage sludge. They were withdrawn after incubation periods of 4, 12, 16 and 160 weeks and analyzed by sequential extraction for their Cd, Pb and Zn contents. Soluble organic compounds were observed to form complexes with cadmium and zinc, maintaining elevated levels of these elements associated to the soluble fraction in water throughout the experiment. Most of the Pb, Cd, and Zn became linked to the hydroxylamine extractable fraction, due to the incorporation of inorganic Fe and Mn from the sewage sludge. Increasing incubation time caused a reduction of this fraction and an increase of the residual fraction, indicating a reduction in the solubility of these elements with time, thus diminishing contamination risks.

Paty do Alferes (RJ) é um município com tradição agrícola, sendo a olericultura a sua principal atividade econômica. A região apresenta uma topografia e regime de chuvas que favorecem a erosão. A falta de um manejo adequado do solo e o uso excessivo de agroquímicos favorecem os processos de degradação física e química do solo, acarretando sérios impactos ao ambiente. Com o objetivo de avaliar o acúmulo de metais pesados no solo e em plantas de tomate (Lycopersicon esculentum Mill), cultivadas sob diferentes sistemas de preparo do solo, foi realizado um trabalho no município de Paty do Alferes (RJ), entre os meses de agosto e dezembro de 1999. Foram instaladas parcelas do tipo Wischmeier (com coletores de enxurrada e sedimentos), com dimensões de 22,0 x 4,0 m, em um Latossolo Vermelho-Amarelo com 30 % de declividade. Cada tratamento consistiu de um tipo de sistema de preparo do solo: (a) preparo convencional: aração no sentido morro abaixo e queima dos restos vegetais (PC); (b) preparo em curvas de nível: aração com tração animal em nível com faixas de capim-colonião a cada 7,0 m (PN); (c) cultivo mínimo: apenas abertura de covas para plantio e conservação dos restos vegetais (CM). Foram coletadas amostras de solo e plantas de tomate, sendo analisados os teores de metais pesados nas amostras coletadas, a produtividade das plantas e a fertilidade do solo. A produtividade no cultivo mínimo foi significativamente inferior à de outros manejos, apesar de tal sistema favorecer a maior fertilidade do solo. Esse manejo também proporcionou maior acúmulo de metais pesados no solo, principalmente quando comparado ao plantio convencional. Com relação às plantas, a aplicação foliar de defensivos agrícolas favoreceu o maior acúmulo de metais pesados na parte aérea das plantas, e os teores de Cu e Zn estiveram acima dos limites permitidos para metais pesados em plantas. Os frutos produzidos nos três sistemas de preparo do solo apresentaram concentrações de Pb próximas ao limites permitidos para alimentos frescos.

Paty do Alferes in the State of Rio de Janeiro, Brazil, is a county with agricultural tradition, whose main economical source is horticulture. Topography and rainfall regime of the region are favorable for erosion. Due to the lack of an appropriate soil management, besides excessive application of agrochemicals, physical and chemical soil degradation processes are favored, causing serious environmental impacts. With the objective to evaluate accumulated heavy metals in soil and in tomato plants (Lycopersicon esculentum Mill), raised in different soil tillage systems, a study was carried out in the county of Paty do Alferes (RJ), in the months from August to December 1999. Wischmeier plots of 22.0 x 4.0 m (with runoff and sediment collectors) were installed on a Red-Yellow Latosol with 30 % incline. Each tillage system represented a treatment: (a) conventional tillage: downhill furrows and burning of vegetal residues (PC); (b) tillage along contour lines: contour plowing by animal traction with strips of cropping grass every 7.0 m (PN); (c) minimum tillage: opening of ditches for plants only, under preservation of the vegetal residues (CM). Soil and tomato plant samples were collected for analyses of heavy metal contents, plant productivity and soil fertility. Productivity in the minimum tillage treatment was significantly lower than in the others, although this system benefited the highest soil fertility. It provided the greatest accumulation of heavy metals in the aerial part of the plants as well, and Cu and Zn contents lay above the permitted heavy metal levels in plants. The fruits of all three soil tillage systems presented Pb concentrations near the limits allowed for fresh food.

Este trabalho objetivou avaliar quais parâmetros obtidos dos modelos de isotermas de Freundlich e Langmüir melhor descrevem a adsorção de metais pesados em solos intemperizados e identificar a relação entre os parâmetros selecionados e os atributos químicos, físicos e mineralógicos de 12classes de solo do Brasil. Os solos foram coletados pela EMBRAPA-CNPS em diversos levantamentos nas regiões: Sul, Sudeste e Norte do País. Avaliou-se, por meio da análise de trilha, o desdobramento do coeficiente de correlação entre variáveis dependentes, obtidas através das isotermas de adsorção (parâmetros de adsorção), e variáveis independentes (atributos químicos e físicos do solo), bem como os efeitos diretos e indiretos para os elementos Cd, Cu, Pb e Zn. Os atributos do solo: argila, carbono orgânico, capacidade de troca catiônica efetiva, ferro extraído pelo citrato ditionito-bicarbonato e alumínio extraído pelo ataque sulfúrico foram os que apresentaram maiores coeficientes de correlação simples com os parâmetros de adsorção, tendo sido utilizados no modelo da análise de trilha para explicar a adsorção de metais pesados. A análise de trilha mostrou-se como uma ferramenta importante no estudo do comportamento dos metais pesados no solo. As constantes K F de isotermas de Freudlich e capacidade-tampão máxima (K Lb) de Langmuir apresentaram os coeficientes de determinação mais elevados e os menores valores do efeito da variável residual para todos os metais estudados. As variáveis que mais contribuíram com a adsorção de metais pesados foram carbono orgânico, capacidade de troca catiônica efetiva, pH, argila e alumínio total.

The objectives of this study were to evaluate the parameters from isotherms of Freundlich and Langmüir that best reflect the adsorption of heavy metals in weathered soils, and to identify the relationship between the selected parameters and the chemical, physical and mineralogical attributes of twelve representative soil classes from Brazil.The soils were collected by EMBRAPA-CNPS during various surveys in the Southern, Southeastern and Northern areas of Brazil.The correlation coefficient among dependent variables, obtained through the isotherms of adsorption (parameters of adsorption), independent variables (chemical and physical attributes), and the direct and indirect effects for the elements Cd, Cu, Pb and Zn, were evaluated through path analysis.The soil attributes clay content, organic carbon, effective cation exchange capacity, iron extracted by citrate dithionite-bicarbonate and aluminum extracted by sulfuric acid presented the highest simple correlation coefficients with the parameters of adsorption, and were used in the path analysis models to explain the adsorption of heavy metals. Path analysis was an important tool in the study of heavy metal behavior in soil.The constants K F of isotherms of Freudlich and maximum buffer capacity (K Lb), of Langmuir, presented the highest determination coefficients and the lowest residual variable effect values for all the metals studied.The variables that contributed most to the adsorption of heavy metals were organic carbon, effective cation exchange capacity, pH, clay content and aluminum extracted by sulfuric acid.

Com vistas em verificar se a utilização de fertilizantes fosfatados e irrigação com água poluída trazem elevação dos teores de metais pesados no solo, amostras de um Podzólico Amarelo e de dois Latossolos Amarelos, que receberam fertilizante fosfatado, desde 1968, e de um Cambissolo irrigado com água do rio Paraíba do Sul, desde 1978, cultivados com cana-de-açúcar (Saccharum spp.) em Campos dos Goytacazes, RJ, foram analisadas quanto aos teores totais de Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb e Zn. Os resultados mostraram que os solos que receberam fertilizantes fosfatados durante 25 anos apresentaram aumento significativo de Cd quando comparados com áreas-controle, sem, contudo, elevá-los a níveis críticos. O Cambissolo irrigado durante 15 anos apresentou aumentos significativos de Cd, Cr, Co, Cu, Ni e Pb, tendo os resultados da extração seqüencial mostrado que a maior percentagem desses elementos encontra-se na fração residual, de baixa biodisponibilidade e mobilidade.

To verify if the use of phosphate fertilizer and polluted irrigation water increased the levels of heavy metals in soil, samples of one Yellow Podzolic and two Yellow Latosol soils treated with phosphate fertilizers since 1968, and a Cambisol irrigated with water from the Paraíba do Sul River since 1978, cultivated with sugarcane in Campos dos Goytacazes, RJ, were analysed for total contents of Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb and Zn. The results from the soils that received phosphate fertilizers showed a significant increase in Cd concentrations when compared with the control areas. The total concentrations of Cd, Cr, Co, Cu, Ni and Pb were significantly increased in the irrigated Cambisol and the results of the sequential extraction indicated that these elements prevailed in the residual form of low bioavailability and mobility.

Este trabalho teve por objetivos determinar a influência de diferentes métodos de preparo do solo sobre as perdas por erosão de metais pesados e avaliar a contaminação dos sedimentos e da água do córrego principal da microbacia de Caetés, município de Paty do Alferes (RJ). A avaliação foi realizada durante os meses de dezembro de 1996 a março de 1997, no ciclo de cultivo do pepino (Cucumis sativus L ). Foram utilizadas parcelas do tipo Wischmeier, de tamanho de 22,0 x 4,0 m. Os tratamentos utilizados foram os seguintes: (a) aração com trator morro abaixo e queimado (MAQ); (b) aração com trator morro abaixo não queimado com restos de vegetação natural entre as linhas (MANQ); (c) aração com tração animal em nível, faixas de capim-colonião a cada 7,0 m (AA), e (d) cultivo mínimo, com preparo de covas em nível (CM). Avaliaram-se também os teores desses metais nos sedimentos de fundo e na água do córrego principal que drena a microbacia de Caetés. As perdas mais elevadas de metais pesados por erosão foram verificadas no tratamento MAQ, típico da região. Os sedimentos e a água do córrego da microbacia de Caetés mostraram incrementos nos teores totais de Cd, Ni, Pb, Zn e Mn de acordo com a posição de coleta na área. A água coletada no córrego e no açude apresentou concentrações de Cd, Mn e Pb acima dos padrões máximos estabelecidos para água potável. Os resultados obtidos neste trabalho permitem concluir que o uso intensivo de agroquímicos e as elevadas perdas de solo por erosão podem acarretar sérios riscos de contaminação da água do córrego da microbacia que é utilizada pelos animais e para irrigação.

The objectives of this study were to determine the influence of different soil tillage methods on the loss of heavy metals by erosion, and to evaluate the level of contamination in sediments and water from the main stream in Caetés watershed, Paty do Alferes County, Rio de Janeiro. The experiment was conducted from December 1996 to March 1997, and cucumber (Cucumis sativus L.) was the cultivated crop. Four Wichmeier plots were installed, with an area of 22 x 4 m. The following treatments were used: (a) tillage with machinery and operation down hill and burning of the grassland (MAQ); (b) tillage with machinery and operation down and without burning of grassland between lines of crop (MANQ); (c) tillage with animal traction and following the natural contour of the hill, strip cropping grass each 7 m (AA); and minimum tillage (CM). Heavy metal concentrations were also determined in the samples of sediments and water from the main Caetés watershed stream. The highest losses of heavy metals by erosion were in the MAQ treatment. The bottom stream sediments showed an increase in the total concentration of Cd, Ni, Pb, Zn and Mn, according to the sampling position, upstream and downstream, showed Cd, Mn and Pb concentration above the maximum limits established for tap water. The results obtained allowed to conclude that the intensive use of agrochemicals associated with the high soil losses by erosion can determine serious risks of contamination of the water from the main stream in Caetés watershed, which is used by animals and for irrigation.

Amostras do horizonte Bt de um Podzólico Vermelho-Amarelo (PV), predominante no aterro-piloto de resíduos industriais (ARSI) da Companhia Siderúrgica Nacional (CSN), foram acondicionadas, em 1992, em colunas de vidro com 5,4 cm de diâmetro e 37 cm de altura. Sobre essas amostras de solo foram colocadas amostras de um resíduo ácido da CSN na proporção solo-resíduo de 4:1 (conforme a concepção básica do projeto do ARSI). Tal sistema resíduo-solo foi lixiviado com 50 volumes-poro de água deionizada, com pH 4,5, com o objetivo de avaliar a movimentação de Cr, Mn, Ni, Cu, Zn, Cd e Pb nas colunas. Depois da lixiviação, removeu-se o resíduo do topo das colunas, e seccionaram-se as amostras de solo em 4 partes iguais. Os metais pesados das amostras do resíduo e do solo foram extraídos seqüencialmente. 0 Pb, Cu e Cr mobilizados do resíduo ficaram retidos nos primeiros 5 cm da coluna de solo. 0 Zn, Mn, Ni e Cd tiveram aumento da concentração em profundidade. Nos efluentes das colunas com o resíduo, foram observadas concentrações de Mn e Ni bem superiores aos padrões permitidos pela Fundação Estadual de Engenharia do Meio Ambiente (FEEMA, 1985).

Air dried subsurface samples of a heavy textured Red-Yellow Podzolic soil, representative of the industrial solid residue pilot landfill (ISRL) of the National Steel Works (Companhia Siderúrgica Nacional-CSN), were packed in 5.4 cm width and 37 cm high glass columns. An acid iron smelter residue was placed on the top of the soil columns to make a 4:1 soil-residue ratio, in consonance with the basic CSN project. To evaluate Cr, Mn, Ni, Cu, Zn, Cd and Pb mobilities, the system soil-residue was leached with 50 pore volumes of deionized water at pH 4.5. After leaching, the residue was removed from the tops and the soil columns were sectioned into 4 equal parts. The heavy metals in the residue and in the soil samples were sequentially extracted. Pb, Cr and Cu dissolved from the residues were retained in the upper 0-5 cm soil columns. Zn, Mn, Ni and Cd showed the same distribution pattern, i.e, increased concentration with depth. In the effluents leaching out the columns (with the residue on the top) the levels of Mn and Ni were higher than the standard limits allowed by FEEMA (1985).