ABSTRACT Oxisols are important soils that have been converted from native vegetation to croplands, and can affect soil biological properties such as microbial biomass and enzyme activity. Thus, the aim of this study was to evaluate the changes on soil microbial biomass and enzyme activity when native vegetation (NV) was converted to cropland (CL), such as maize or sugarcane in six oxisols from São Paulo state, Brazil. Soil microbial biomass C (MBC) and N (MBN), and the activity of arylsulphatase, dehydrogenase and fluorescein diacetate hydrolysis (FDA) were assessed in samples collected at 0-0.20 m. In general, MBC was higher under NV than CL (about + 40%), while MBN and FDA did not show a consistent pattern between NV and CL. All soils showed higher values of arylsulfatase (increased from 101 to 717%) and dehydrogenase (increased 15 to 220%) under NV than CL. In conclusion, soil microbial biomass C is usually higher under native vegetation than cropland. Arylsulphatase and dehydrogenase were the attributes that presented better differentiation between native and cropped soils.

RESUMO Uma das maiores preocupações quanto à aplicação de lodo de esgoto (LE) no solo se deve à contaminação por elementos-traço, dadas a persistência destes no ambiente e a sua alta toxicidade. O objetivo deste trabalho foi avaliar os teores dos elementos As, Ba, Cd, Cr, Cu, Hg, Mo, Ni, Pb, Se e Zn no solo, na planta e nos grãos do milho, quando plantas foram cultivadas em dois latossolos, após 16 anos com aplicação anual de doses de LE. O experimento foi instalado em condições de campo em Jaboticabal, SP. O delineamento experimental foi em blocos casualizados com quatro tratamentos e cinco repetições. Os tratamentos foram: T1 = 0 testemunha (fertilização mineral, sem aplicação de LE), T2 = 5 t ha-1 LE, T3 = 10 t ha-1 LE e T4 = 20 t ha-1 LE (matéria seca). A aplicação de doses de LE de 10 e 20 t ha-1 aumentou o teor disponível de Cu no latossolo vermelho eutroférrico (LVef) e os teores disponíveis de Cu, Ni, Pb e Zn no latossolo vermelho distrófico (LVd), porém sem ultrapassar os limites estabelecidos pela legislação brasileira (valores de prevenção). Os teores dos elementos As, Ba, Cd, Cr, Hg, Mo e Pb nos grãos de milho permaneceram abaixo dos limites estabelecidos para o consumo humano.

ABSTRACT One of the biggest concerns about the application of sewage sludge to the soil is due to contamination by trace elements, their persistence in the environment and high toxicity. The objective of this work was to evaluate the contents of the elements As, Ba, Cd, Cr, Cu, Hg, Mo, Ni, Pb, Se, and Zn in the soil, the plants, and the grains of corn, when grown in two latosols, after sixteen years with annual application of sewage sludge doses. The experiment was conducted under field conditions in Jaboticabal, SP. The experimental design was randomized blocks with 4 treatments and 5 replications. Treatments were: T1 = 0 control (mineral fertilization, without applying LE), T2 = 5 t ha-1 LE, T3 = 10 t ha-1 LE, and T4 = 20 t ha-1 LE (dry basis). Applying LE doses of 10 and 20 t ha-1 increased the available content of Cu in LVef soil and available levels of Cu, Ni, Pb and Zn in LVd soil, without exceeding the limits established by Brazilian legislation (prevention values). The levels of elements As, Ba, Cd, Cr, Hg, Mo, and Pb in maize grains remained below the limits established for human consumption.

RESUMO A grande produção de lodo de esgoto (LE), principalmente em grandes centros urbanos, tem sugerido a disposição desse resíduo como fertilizante na agricultura. Trata-se de uma ação de grande viabilidade econômica, além de contribuir para melhorar o meio ambiente pela ciclagem dos nutrientes presentes nesse resíduo, que possui elevado teor de matéria orgânica e de nutrientes para as plantas. O objetivo deste estudo foi avaliar atributos químicos e bioquímicos de dois Latossolos Vermelhos, um Eutroférrico (LVef) e outro Distrófico (LVd), cultivados com milho, após aplicação do LE em diferentes doses por 16 anos. O experimento foi instalado em condições de campo em Jaboticabal, São Paulo. O delineamento experimental foi em blocos casualizados com quatro tratamentos e cinco repetições. Os tratamentos foram: T1 = testemunha (fertilização mineral, sem aplicação de LE), T2 = 5 Mg ha-1 de LE, T3 = 10 Mg ha-1 de LE e T4 = 20 Mg ha-1 de LE (base seca). Os resultados obtidos para os diferentes atributos avaliados foram submetidos à análise da variância e utilizou-se o teste de Duncan para comparação de médias (p≤0,05). O lodo de esgoto aumentou o P extraído pelo método da resina em ambos os Latossolos, e o teor de matéria orgânica no Latossolo Vermelho Distrófico. Na dose 20 Mg ha-1, base seca, o resíduo promoveu aumento na atividade da fosfatase ácida no Latossolo Vermelho Eutroférrico, respiração basal e quociente metabólico no Latossolo Vermelho Distrófico. A dose 20 Mg ha-1 de lodo de esgoto, base seca, não alterou a biomassa microbiana em ambos os Latossolos e aumentou a produção de grãos no Latossolo Vermelho Eutroférrico, sem causar sintomas de fitotoxicidade ou deficiência nutricional nas plantas.

ABSTRACT The large production of sewage sludge (SS), especially in large urban centers, has led to the suggestion of using this waste as fertilizer in agriculture. The economic viability of this action is great and contributes to improve the environment by cycling the nutrients present in this waste, including high contents of organic matter and plant nutrients. This study evaluated the chemical and biochemical properties of Dystrophic and EutroferricLatossolos Vermelhos (Oxisols) under corn and after SS application at different rates for 16 years. The field experiment was carried out in Jaboticabal, São Paulo State, Brazil, using a randomized block design with four treatments and five replications. Treatments consisted of control - T1 (mineral fertilization, without SS application), 5 Mg ha-1 SS - T2, 10 Mg ha-1 SS - T3, and 20 Mg ha-1 SS - T4 (dry weight base). The data were submitted to variance analysis and means were compared by the Duncan test at 5 %. Sewage sludge increased P extracted by resin in both theLatossolos Vermelhos, Dystrophic and Eutroferric, and the organic matter content in the Dystrophic Latossolo Vermelho. The waste at the rate 20 Mg ha-1 on a dry weight basis promoted increases in acid phosphatase activity in Eutroferric Latossolo Vermelho, basal respiration and metabolic quotient in DystrophicLatossolo Vermelho. The rate 20 Mg ha-1 sewage sludge on a dry weight basis did not alter the soil microbial biomass in both the Latossolos Vermelhos; in addition, it improved corn yields without inducing any symptoms of phytotoxicity or nutrient deficiency in the plants.

A mineração de cassiterita na mina Serra da Onça, localizada na Floresta Nacional do Jamari, Estado de Rondônia, causou profundas alterações físicas, químicas e biológicas nos solos. Em 1997, a área foi dividida em parcelas e foi dado início a um programa de recuperação, que consistiu na modelagem do terreno, construção de terraços, calagem, fertilização, plantio de leguminosas e plantio de espécies nativas. Em cada ano que se sucedeu, foram instaladas novas parcelas para serem recuperadas, às quais se aplicou o mesmo programa de recuperação, de tal modo que, no momento da amostragem, cada área recebeu uma nota de avaliação de 1 a 7 de acordo com o estádio visual de recuperação. Este trabalho teve por objetivo avaliar os atributos químicos e bioquímicos dos solos das diferentes áreas da mina Serra da Onça. As amostras de solo foram coletadas na camada de 0-20 cm em cada área e em áreas de mata nativa e em vegetação de capoeira localizadas no entorno. Foram avaliados: respiração basal, carbono da biomassa microbiana (CBM), quociente metabólico (qCO2), atividade enzimática (celulase, arilsulfatase, fosfatase ácida e alcalina, desidrogenase e potencial de hidrólise do diacetato de fluoresceína - FDA), concentração de estanho total e nível de fertilidade. Das 12 áreas avaliadas, sete delas estão em estádio avançado de recuperação, quando comparadas com as de mata nativa e de capoeira, por meio de análise multivariada, quanto às características de respiração basal, CBM, qCO2 e atividade enzimática (arilsulfatase, desidrogenase, hidrólise do FDA).

Tin mining in the Serra da Onça in the Jamari National Forest, State of Rondônia, Brazil, caused severe chemical, physical, and biological changes in the soil. In 1997, the area was divided into plots and a rehabilitation program was begun, which consisted of land surface modeling, construction of terraces, liming, fertilization, and planting of leguminous crops and native plants. In subsequent years, new plots were set up in the rehabilitation program so that at the time of sampling the different areas could be classified at levels from 1 to 7 according to the visual stage of rehabilitation. The objective of this study was to evaluate the chemical and biochemical properties of the soils of different areas around the Serra da Onça mine. Soil samples were taken from the 0-20 cm depth in each of the different plots and in native forest and coppice areas around the Serra da Onça mine. Basal respiration, microbial biomass carbon (MBC), metabolic quotient (qCO2), enzyme activity (cellulase, arylsulphatase, acid and alkaline phosphatase, dehydrogenase, and potential for hydrolysis of fluorescein diacetate [FDA]), total tin concentration, and soil fertility were evaluated in soil samples. Of the 12 areas evaluated through multivariate analysis in regard to soil basal respiration, MBC, qCO2, and enzyme activity (arylsulphatase, dehydrogenase, and FDA hydrolysis), seven of them are in an advanced stage of rehabilitation in comparison with areas of undisturbed forest and secondary forest.

A presença de metais pesados no lodo de esgoto é uma das restrições quanto ao seu uso em áreas agrícolas. Este estudo teve por objetivo avaliar os efeitos da aplicação de doses de lodo de esgoto por 11 anos consecutivos em um Latossolo Vermelho distrófico sobre as concentrações de Ba, Cd, Cr e Pb em três profundidades no solo (0-10, 10-20 e 20-40 cm), bem como quantificar os mesmos metais na folha diagnose e nos grãos de milho. O experimento foi conduzido em condições de campo, utilizando-se o delineamento experimental em blocos casualizados com quatro tratamentos (0, 5, 10 e 20 t ha-1 de lodo de esgoto, base seca) e cinco repetições. As amostras de folha diagnose, solo, plantas inteiras e grãos foram obtidas, respectivamente, aos 60, 68, 80 e 123 dias após a emergência das plantas. A aplicação de doses de lodo de esgoto de 10 e 20 t ha-1 aumentou os teores de Ba, Cr e Pb na camada superficial do solo (0-10 cm), mas não alterou os de Cd. As doses do lodo de esgoto testadas não proporcionaram incrementos nas concentrações de Cd, Cr e Pb na folha diagnose e de Ba, Cd, Cr e Pb nas plantas de milho. A concentração de Ba na folha diagnose reduziu com a aplicação do resíduo. Os teores de Cd e Pb em grãos de milho permaneceram abaixo dos limites estabelecidos para o consumo humano, a concentração de Cr não pôde ser avaliada e nenhuma referência foi encontrada para comparar as concentrações de Ba.

The presence of heavy metals in sewage sludge is one of the greatest restrictions to its application in agricultural areas. This study aimed to evaluate the effects of application rates of sewage sludge of 11 consecutive years on the distribution of Ba, Cd, Cr and Pb in three layers (0-10, 10-20 and 20-40 cm) of a Typic Hapludox soil, as well as to quantify these metals in maize leaf and kernels. The experiment was conducted under field conditions, using a randomized block design with four treatments (0, 5, 10 and 20 t ha-1 sewage sludge, dry basis) with five replications. The samples of plant leaf and kernels and soil were collected 60, 68, 80, and 123 days after seedling emergence, respectively. Rates of 10 and 20 t ha-1 sewage sludge increased soil Ba, Cr and Pb concentrations in the topsoil (0-10 cm). Leaf Cd, Cr and Pb concentrations were not affected by the treatments as well as the concentrations of Ba, Cd, Cr and Pb in whole maize plants. Barium concentration in the leaves decreased with waste application. The concentrations of Cd and Pb in the maize kernels did not reach the limits for human consumption, the Cr concentration could not be evaluated and no reference value was found for Ba comparison.

As maiores limitações para o uso do lodo de esgoto em áreas agrícolas são os riscos de contaminação do solo com metais pesados e sua possível transferência para a cadeia alimentar. Objetivou-se, com este estudo, avaliar os teores de Cd, Cr, Pb e Zn no solo, utilizando-se dois métodos de extração (HNO3 + H2O2 + HCl e HClO4 + HF), o acúmulo destes elementos em plantas de milho cultivadas em Latossolo Vermelho eutroférrico no nono ano de aplicação de lodo de esgoto, bem como seus efeitos na produção de matéria seca e na produtividade de grãos. O experimento foi instalado em condições de campo em Jaboticabal-SP, no delineamento em blocos casualizados, com quatro tratamentos e cinco repetições. Os tratamentos corresponderam a doses acumuladas por nove anos consecutivos de lodo de esgoto (45,0; 90,0 e 127,5 t ha-1, base seca) e um tratamento testemunha que recebeu fertilização mineral com base na análise de solo. O lodo de esgoto foi aplicado manualmente e incorporado ao solo com grade a 0,1 m de profundidade antes da semeadura do milho. Os teores médios de Cd no solo não variaram em função das doses de lodo e dos métodos de extração. Por outro lado, os teores médios de Cr, Pb e Zn no solo obtidos pela digestão com HClO4 + HF foram de 72,4; 31,8 e 62,3 %, respectivamente, superiores àqueles encontrados pela digestão que empregou HNO3 + H2O2 + HCl. Contudo, quando se avaliou apenas o efeito das doses de lodo no solo, em ambos os métodos de extração, verificou-se diferença entre os tratamentos apenas para a concentração de Zn no solo. Exceto o Cd, que não foi detectado, de modo geral, os teores e os acúmulos de Cr, Pb e Zn nas partes das plantas de milho aumentaram com as aplicações de lodo de esgoto. Os teores de Cr, Pb e Zn nos grãos, quando detectados, permaneceram abaixo dos limites máximos estabelecidos para o consumo humano conforme a legislação brasileira. A adição de lodo de esgoto e a fertilização mineral, por longo período, apresentaram efeitos semelhantes na produção de matéria seca e na produtividade de grãos de milho.

A major limitation for using sewage sludge in agriculture is the risk of soil contamination with heavy metals and their possible transference to humans via food chain. The objective of this study was to evaluate the soil content of Cd, Cr, Pb, and Zn by two digestion methods (HNO3 + H2O2 + HCl and HClO4 + HF) in maize plants grown on a Typic Eutrorthox soil treated with sewage sludge for nine consecutive years, and the effects on dry matter and grain yield. The experiment was carried out under field conditions in Jaboticabal, State of São Paulo, in a randomized block design with four treatments and five replicates. Treatments consisted of: accumulated rates of sewage sludge (45.0, 90.0 and 127.5 t ha-1, dry basis) applied during nine consecutive years and a control treated with mineral fertilizers according to soil analysis. Sewage sludge was manually applied to the soil and incorporated at a depth of 0.1 m prior to maize sowing. The mean Cd concentration in soil was not affected by sewage sludge rates and extraction methods. On the contrary, the mean soil concentrations of Cr, Pb and Zn extracted by HClO4 + HF were 72.4, 31.8 and 62.3 %, respectively, higher than those obtained by the HNO3 + H2O2 + HCl. However, when the effect of sewage sludge rates was evaluated, it was verified that only soil Zn concentration was affected by the treatments. Except for Cd, which was not detected, the accumulated contents of Cr, Pb and Zn in the different parts of maize plants were generally affected by successive applications of sewage sludge to the soil. Heavy metal contents in the grains, when detected, were in the acceptable range for human consumption, according to Brazilian legislation. The effects of long-term sewage sludge and mineral soil fertilization on dry matter and grain yield were similar.

O biossólido contém em sua composição matéria orgânica e nutrientes das plantas, mas também metais pesados danosos para solos, plantas e a saúde humana. O objetivo deste trabalho foi avaliar o acúmulo de metais pesados e sua mobilidade no perfil do solo, assim como a disponibilidade para plantas de milho cultivadas em Latossolo Vermelho distrófico (LVd) e Latossolo Vermelho eutroférrico (LVef) tratados com doses crescentes de biossólido durante cinco anos. O experimento foi conduzido em Jaboticabal, SP, Brasil, em condições de campo, utilizando-se delineamento de parcelas subdivididas com cinco repetições. Foram testadas quatro doses de biossólido: 0,0; 2,5; 5,0 e 10,0 t ha-1 (base seca) nos três primeiros anos. A partir do quarto ano a dose 2,5 foi substituída por 20,0 t ha-1. No quinto ano de experimentação amostras de solo foram obtidas nas profundidades 0-20 e 20-40 cm e analisadas para totais e extraíveis (Mehlich 1) de Cu, Mn, Ni, Pb e Zn. O biossólido aumentou os teores de Ni e Zn no LVef e Ni, Pb, Zn e Cu no LVd, mas os valores não ultrapassaram os níveis críticos legais. Os elementos geralmente acumularam-se na profundidade 0-20 cm em ambos os solos. Os teores de Pb e Ni nos grãos ficaram abaixo do limite de detecção da metodologia empregada. As concentrações de metais pesados na planta geralmente não foram afetados pela adição de biossólido. O extrator Mehlich 1 não foi eficiente para avaliar a disponibilidade de Ni, Mn e Pb para planta de milho.

Biosolids comprise organic matter and plant nutrients, but are also a source of heavy metals hazardous to soils, plants and humans. The aim of this work was to evaluate accumulation, movement in the soil profile and availability to maize plants of heavy metals in two oxisols amended with biosolids for five years. The experiment was carried out in Jaboticabal, SP, Brazil, under field conditions, using a split-plot design. Biosolids were added to the soils at four different rates, 0.0 (control with mineral fertilization), 2.5; 5.0 and 10.0 t ha-1, dry weight basis, annualy for three years. In the fourth and fifth years, the 2.5 t ha-1 treatment rate was increased to 20.0 t ha-1. In the fifth year, soil samples were collected at 0-20 and 20-40 cm depths and analyzed for Cu, Ni, Mn, Pb and Zn total and extractable (Mehlich 1) contents. Biosolids increased the concentration of Ni and Zn in the Typic Eutrorthox, and of Ni, Pb, Zn and Cu in the Typic Haplorthox, but values did not exceed critical limits established by legislation. The elements generally accumulated in the 0-20 cm depth. Lead and Ni concentrations in grains were below detection limits. In general, heavy metals contents in maize plants were not affected by application of biosolids. Mehlich 1 extractant was not efficient in predicting the availability of Ni, Mn, and Pb to maize plants.

O biossólido tem sido utilizado para fins agrícolas como fonte de nutrientes e condicionante dos atributos físicos do solo. Objetivou-se avaliar o efeito do biossólido na estabilidade de agregados e resistência à penetração de um Latossolo Vermelho distrófico textura média (LVd) e um Latossolo Vermelho eutroférrico argiloso (LVef), em Jaboticabal (SP). Utilizaram-se as doses de 0,0, 25,0, 47,5 e 50,0 Mg ha-1 de massa seca de biossólido que foi incorporado com grade até 0,1 m, antes da semeadura do milho. As amostras foram coletadas no quinto ano, após a colheita do milho, nas camadas de 0,0-0,1; 0,1-0,2; 0,2-0,3 m para determinação da composição granulométrica, matéria orgânica e estabilidade de agregados. A resistência do solo à penetração e umidade do solo foram determinadas até à profundidade de 0,4 m. O delineamento experimental foi de blocos ao acaso com cinco repetições. O diâmetro médio geométrico dos agregados foi maior na camada de 0,0-0,1 m e a partir da aplicação de 47,5 Mg ha-1 de biossólido nos dois solos. A aplicação de biossólido não influiu na resistência do solo à penetração, tampouco na umidade nos dois solos.

Biossolid has been used in agriculture as nutrient source and to improve soil physical attributes. The effect of biossolid on the aggregate stability and soil penetration resistance of a medium texture Oxisol (LVd) and clayey Oxisol (LVef) in Jaboticabal (SP) were evaluated. Dry biosolid mass was applied with a harrow at rates of 0.0, 25.0, 47.5, 50.0 Mg ha-1, incorporated at 0.1 m depth before sowing the maize. Samples were collected in the fifth year after the maize harvest from the 0.0-0.1, 0.1-0.2, 0.2-0.3 m layers to determinate the texture, organic matter and aggregate stability. The soil penetration resistance and soil moisture were determined down to a depth of 0.4 m. The complete random block design was used in five replications. The mean geometric aggregate diameter was greatest in the 0.0-0.1 m layer and at biosolid applications above 47.5 Mg ha-1 in both soils. The application of 50.0 Mg ha-1 biosolid did not significantly modify the soil resistance to penetration or the soil moisture in both soils.

A utilização do biossólido para fins agrícolas tem sido uma alternativa viável para resíduos de origem domiciliar e industrial. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da aplicação de biossólido nos atributos físicos de Latossolo Vermelho distrófico, textura média (LVd), e Latossolo Vermelho eutroférrico argiloso (LVef). Utilizaram-se as doses, acumuladas em 5 anos, de 0,0, 25,0, 47,5 e 50,0 Mg ha-1 de matéria seca de biossólido, incorporadas até 0,1 m com grade. As amostras deformadas foram coletadas no quinto ano, após a colheita do milho, nas camadas de 0,0-0,1, de 0,1-0,2 e de 0,2-0,3 m para determinação da composição granulométrica e matéria orgânica. As amostras indeformadas coletadas com cilindros metálicos de 0,030 m de altura e 0,048 m de diâmetro, também no quinto ano, foram utilizadas para determinação da densidade, porosidade e retenção de água no solo. A macroporosidade foi superior a partir de 47,5 Mg ha-1 e 50,0 Mg ha-1 de biossólido, no LVd e LVef, respectivamente, e a densidade do solo foi inferior na dose de 50,0 Mg ha-1 no LVd de textura média, na camada de 0,0-0,1 m. A aplicação de 50,0 Mg ha-1 de biossólido não alterou a porosidade total, a microporosidade e a retenção de água nos dois solos. O efeito da aplicação do biossólido depende do tipo de solo e da quantidade aplicada.

The use of biosolids in agriculture has been the most viable alternative for domestic and industrial residues. The objective of this study was to evaluate the effect of biosolids addition on physical attributes of an Oxisol medium texture (LVd) and an Oxisol clayey (LVef). Accumulated doses of biosolids of 0.0, 25.0, 47.5, 50.0 Mg ha-1 were incorporated at 0.1 m depth. Deformed samples were collected in the fifth year after maize harvest, at the depths of 0.0-0.1, 0.1-0.2 and 0.2-0.3 m for the determination of granulometric composition and organic matter. Undeformed samples were collected with metallic cylinders of 0.03 m of height and 0.048 m diameter were taken for determination of bulk density, porosity and water retention in soil. The macroporosity increased at 47.5 Mg ha-1 and 50.0 Mg ha-1 of biosolids, in LVd and LVef, respectively, and the soil bulk density decreased at 50.0 Mg ha-1 in LVd, at the depth of 0.0-0.1 m. The application of 50.0 Mg ha-1 biosolids did not modify total porosity, microporosity and water retention in all tensions, in both soils. The effect of the application of biosolids depends on the soil type and de amount applied.