ABSTRACT Conservation management practices with minimum soil mobilization, maintenance of amounts of straw in the soil, and chiseling of ratoons interrows can be beneficial to soil quality, nutrition and sugarcane yield; however, the combination of these practices and their influence over the culture cycle should be better understood. This study aimed to assess the effects of levels of remaining straw and chiseling in the cultivation of ratoons on soil fertility, nutritional status and yield of stalks and sugar in one sugarcane cycle (five ratoons), under no-tillage and conventional tillage systems. The study was performed in Dourados municipality, Mato Grosso do Sul, Brazil, in areas with a Oxisol (Latossolo) with very clayey texture. Design in randomized blocks was adopted, with four repetitions, in a subdivided portions scheme. Portions were composed of levels of remaining straw (0, 50 and 100 %), annually, and collected alternately in odd years (0I) and even years (0P) established after the plant harvest; sub-portions were composed of systems with and without chiseling. In the fourth ratoon, leaf diagnosis was made with quantification of macro-nutrient contents, and during the fifth ratoon soil samples were collected for chemical analyses. By the end of the cycle, accumulated yields of stalks and sugar were determined. In both management systems, keeping 100 % of straw improved soil fertility and kept higher yield levels in one sugarcane cultivation cycle, while chiseling did not influence soil fertility, nutrition and sugarcane yield. The use of no-tillage farming for sugarcane cultivation proved to be feasible in corrected environments, and did not reduce stalk and sugarcane yield. Straw removal influenced nutrient leaf contents, regardless of soil management.

RESUMO O objetivo deste trabalho foi avaliar a decomposição da palha de cana-de-açúcar e o potencial para incremento de carbono no solo em função da biomassa inicialmente aportada e do uso de vinhaça. O experimento consistiu de incubação (240 dias, no escuro, umidade de 70% da capacidade de retenção de água do solo e temperatura média de 28 °C) de quantidades de palha equivalentes a 2; 4; 8; 16 e 24 t∙ha−1, com ou sem aplicação de vinhaça (200m3∙ha-1), na superfície de amostras (camada 0-20 cm) de um Latossolo Vermelho-Amarelo.. Determinaram-se C-CO2 liberado, massa seca de palha remanescente, carbono remanescente na palha e teor de carbono no solo. A taxa de decomposição da palha não foi influenciada pela biomassa aportada inicialmente, mas, na presença de vinhaça, os valores ficaram entre 70 e 94%, enquanto que, nos tratamentos sem vinhaça, esses valores foram de 68 a 75%. O incremento variou entre 14 e 35% na taxa de decomposição da palha (16 e 24 t∙ha−1) devido à aplicação de vinhaça, porém não foi acompanhado pelo C-CO2 liberado, o que foi explicado pela duplicação do teor de carbono no solo, estimado por meio de balanço de massa e confirmado analiticamente pelos teores de carbono nas amostras de solo. Conclui-se que a decomposição da palha de cana-de-açúcar, sob condições não limitantes de umidade e temperatura, independeu da biomassa aportada inicialmente sobre o solo e que a aplicação de vinhaça acelerou a decomposição da palha e potencializou a entrada de carbono no solo.

ABSTRACT The objective of this study was to evaluate sugarcane straw decomposition and the potential of increasing soil carbon as a function of the initial biomass and vinasse addition to soil surface. The experimente consisted of incubation (240 days, in the dark, humidity equivalent to 70% of soil water retention capacity and average temperature of 28 °C) of Oxisol soil samples (0-20 cm soil layer) with straw added to soil surface at rates of 2; 4; 8; 16 and 24 t∙ha−1 and with or without vinasse addition (200 m3∙ha-1). The following variables were determined: released C-CO2, remaining straw dry matter, carbon straw and soil carbon concentration. The added biomass did not influence straw decomposition rate, but vinasse treatments provided rates between 70 and 94% compared to 68 to 75% for the ones without vinasse. The straw (16 and 24 t∙ha−1) decomposition rate increased between 14 and 35% due to vinasse addition, but the same behavior was not observed for released C-CO2. This result was explained by the twofold increase of soil carbon concentration, estimated by mass balance and confirmed analytically by the carbon concentration of soil samples. It was concluded that sugarcane straw decomposition, under no limiting conditions of humidity and temperature, did not depend on biomass initially added and that vinasse addition accelerated straw decomposition and potentialized carbon input into the soil.

Resumo O objetivo deste trabalho foi determinar o efeito do recolhimento de quantidades variáveis da palha de cana-de-açúcar sobre sua decomposição na superfície do solo, após subsequentes socas. O experimento foi realizado por duas socas subsequentes, com a variedade de cana-de-açúcar RB-845210, tendo-se testado quatro quantidades remanescentes de palha após a colheita: 11,3, 8,5, 5,7 e 2,8 Mg ha-1. Foram avaliadas as taxas de decomposição de biomassa, carbono, nitrogênio, celulose, hemicelulose e lignina, bem como a relação C/N e a quantidade de C e N mineralizada a partir da palha. O recolhimento variável da palha da cana-de-açúcar não alterou as taxas de decomposição da biomassa nem a mineralização de carbono, hemicelulose, celulose e lignina, em uma mesma soca. O processo de decomposição da palha não se esgota, mesmo após duas socas, independentemente da quantidade inicial de resíduo sobre o solo. A relação C/N e a decomposição da lignina servem como indicadores para verificar diferenças nas taxas de decomposição entre os níveis de palha avaliados, enquanto a decomposição da hemicelulose e da celulose somente detecta alterações nessas taxas ao longo do tempo. Em termos absolutos, quanto menor a retirada da palha do campo, maior a quantidade de carbono e nitrogênio mineralizada, mesmo que não haja diferenças na taxa de decomposição.

Abstract The objective of this work was to determine the effect of collecting different levels of sugarcane straw on its decomposition on soil surface, after consecutive ratoons. The trial was conducted for two consecutive ratoons, using the sugarcane variety RB845210, testing four amounts of remaining straw after harvest: 11.3, 8.5, 5.7, and 2.8 Mg ha-1. Decomposition rates of biomass, carbon, nitrogen, cellulose, hemicellulose, and lignin were evaluated, as well as the C/N ratio and the mineralized quantities of C and N from the straw. The distinct levels of sugarcane straw aboveground do not alter decomposition rates, neither do they alter the mineralization of carbon, hemicellulose, cellulose, and lignin within the same ratoon. The straw decomposition process persists along the two ratoon cycles, regardless of the initial amount of straw on soil surface. The C/N ratio and lignin decay are adequate indicators for detecting differences of straw decomposition rates between the evaluated levels of straw, while hemicellulose and cellulose decay detects only differences in rates over time. In absolute terms, the lower the initial aboveground straw level, the higher the amounts of carbon and nitrogen mineralized, even if there are no differences in decomposition rates.

O objetivo deste trabalho foi caracterizar o processo de mineralização do C em amostras de cama de frango e de seu respectivo biocarvão, além de determinar a capacidade de troca catiônica (CTC) e as taxas de mineralização do C nos solos tratados com cama de frango e biocarvão. A mineralização do C foi avaliada em experimento com quantificação do C-CO2 liberado a partir de incubação (64 dias) de misturas de solo com cama de frango e de solo com biocarvão, em doses equivalentes a 0, 1.000, 2.000, 4.000 e 8.000 mg kg-1 de C. Ao final da incubação, determinaram-se, nas amostras de solo, o teor de C, o pH e a CTC. A mineralização do C dos materiais obedeceu à cinética química de primeira ordem. Os fluxos de C-CO2 foram mais intensos dos 20 aos 40 dias de incubação, seguidos da redução desses fluxos até a estabilização no tempo. As taxas de mineralização do C da cama de frango e de seu biocarvão foram respectivamente de 49,7 e 5,1%. Incrementos da CTC foram observados nos tratamentos com biocarvão, em consequência da elevação do pH, e, em ambos os materiais, em consequência de alterações do teor de C no solo.

The objective of this work was to characterize carbon mineralization process in poultry litter samples and in its biochar, as well as to determine the soil cation exchange capacity (CEC) and the C mineralization rates in soils treated with poultry litter and biochar. Carbon mineralization was evaluated through the quantification of released C-CO2 from mixtures of soil and poultry litter and of soil and biochar at doses equivalent to 0, 1,000, 2,000, 4,000, and 8,000 mg kg-1 C, in a 64-day incubation experiment. At the end of the incubation period, carbon content, pH, and CEC were determined in soil samples. Carbon mineralization of the materials fitted to first order kinetics equation. Fluxes of C-CO2 were more intense from 20 to 40 days of incubation, followed by flux decreases until their stabilization. Carbon mineralization rates of poultry litter and its biochar were respectively 49.7 and 5.1%. Increases of CEC were observed in the biochar treatments, as a consequence of pH rising, and in both materials due to soil-carbon content alterations.

O objetivo deste trabalho foi avaliar, por meio de incubação anaeróbica, a mineralização e a disponibilidade de N em solos tratados com aplicações sucessivas de lodo de esgoto, e determinar o efeito residual das aplicações anteriores na taxa de mineralização do nitrogênio (TMN). Dois experimentos de longa duração foram realizados com doses anuais de lodo de esgoto, para o cultivo de milho: um com dose recomendada de lodo, correspondente a 120 kg ha-1 de N, e 2, 4 e 8 vezes essa dose, em área da Embrapa Meio Ambiente, em Jaguariúna; e outro com 80 kg ha-1 de N aplicado via adubo mineral, e 1 e 2 vezes a dose recomendada de lodo de esgoto, em área do Instituto Agronômico, em Campinas; além de testemunha, sem aplicação de lodo. A disponibilidade de N e a TMN foram estimadas em condições de campo e por incubações anaeróbicas em laboratório. O N total absorvido pelas plantas também foi determinado. O lodo de esgoto é mais efetivo em fornecer nitrogênio ao milho, em longo prazo, do que a adubação mineral. O efeito residual do lodo de esgoto não influencia a TMN do lodo recém-adicionado. O método de incubação anaeróbica é eficiente em estimar a mineralização do N proveniente de lodo de esgoto recém-adicionado.

The objective of this work was to evaluate, through anaerobic incubation, N mineralization and availability in soils treated with successive applications of sewage sludge, and to determine the residual effect of previous applications on nitrogen mineralization rate (NMR). Two long-term experiments were conducted with annual sewage sludge doses for corn cultivation: one with the recommended dose of sewage sludge, correspondent to 120 kg ha-1 N, and 2, 4, and 8 times the dose in area at Embrapa Meio Ambiente, in Jaguariúna, in the state of São Paulo, Brazil; and the other with 80 kg ha-1 mineral N fertilization, and 1 and 2 times the recommended dose of sewage sludge in area at Instituto Agronômico, in Campinas, in the state of São Paulo, Brazil; besides a control, without sewage sludge application. N availability and NMR were determined in field conditions and through anaerobic incubations in laboratory. Total nitrogen absorbed by plants was also estimated. Sewage sludge is more effective in supplying nitrogen to corn in the long term than mineral fertilization. The residual effect of sewage sludge does not influence the NMR from newly-added sludge. The method of anaerobic incubation is efficient in estimating the mineralization of N from newly-added sewage sludge.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a dinâmica de mineralização do C e a capacidade do solo em fornecer N após sucessivas aplicações de lodo de esgoto, além de determinar a relação destas com a taxa de mineralização do lodo previamente aplicado. A área experimental recebeu, por sete anos, os seguintes tratamentos: 80 kg ha‑1 por ano de N mineral (L0); e 10 ou 20 Mg ha‑1 por ano de lodo (L1 e L2, respectivamente). Amostras de solo (0-20 cm) foram retiradas um ano após a última aplicação dos tratamentos. As amostras receberam doses de lodo correspondentes a 0, 120 e 240 kg ha‑1 de N e foram incubadas em laboratório por mais de 100 dias, tendo-se determinado o C‑CO2 liberado e o teor de N inorgânico no solo. A mineralização do C e do N foi mais influenciada pelo uso prévio do lodo do que pelas doses incubadas. A taxa de mineralização do nitrogênio (TMN) diminuiu de 16%, em L0, para 11%, em L1, e 8% em L2. No entanto, essa redução não resultou em menor disponibilidade de N no sistema, pois houve incremento do N potencialmente mineralizável (N0) em L1 e L2. Assim, a TMN não é um parâmetro adequado para cálculo da dose de lodo a ser aplicada em áreas previamente tratadas com o resíduo, pois subestima a capacidade do sistema em fornecer N. Neste caso, deve-se considerar o uso do N0.

The objective of this work was to evaluate the dynamics of carbon mineralization and the soil capacity in providing nitrogen after successive applications of sewage sludge, as well as to determine their relation with the mineralization rate of the sludge previously applied. The experimental area received for seven years the following treatments: 80 kg ha‑1 per year of mineral N (L0); and 10 or 20 Mg ha‑1 per year of sewage sludge (L1 and L2, respectively). Soil samples (0-20 cm) were taken one year after the last application of the treatments. Samples received sewage sludge doses corresponding to 0, 120, and 240 kg ha‑1 of N and were incubated in laboratory for more than 100 days, with determination of C‑CO2 emission and inorganic soil N content. The mineralization of C and N was more influenced by the previous use of sludge than by the incubated doses. The nitrogen mineralization rate (NMR) reduced from 16%, on L0, to 11% on L1 and 8% on L2. However, this reduction did not result in lower N availability on the system, since there was an increase of the potentially mineralizable nitrogen (N0) in L1 and L2. Therefore, the NMR is not an adequate parameter for calculating the sewage sludge dose to be applied on areas previously treated with the residue, since it underestimates the system capacity of providing N. In this case, the use of N0 should be considered.

O objetivo deste estudo foi quantificar ácidos orgânicos de baixo peso molecular presentes na rizosfera de plantas cultivadas na presença de lodo de esgoto e avaliar a correlação entre a liberação dos ácidos e a concentração de elementos-traço nas plantas. As espécies utilizadas no experimento foram cultivadas em areia e areia com lodo de esgoto. Os ácidos acético, cítrico, lático e oxálico foram identificados e quantificados por cromatografia líquida de alta eficiência em amostras coletadas de um sistema hidropônico. As médias obtidas em cada tratamento, para concentração de elementos-traço na parte aérea e para concentração de ácidos orgânicos rizosféricos, foram comparadas pelo teste de Tukey, a 5% de probabilidade. A análise de correlação linear foi utilizada para verificar a associação entre as concentrações de ácidos orgânicos e elementos-traço. A média de composição dos ácidos orgânicos para todas as plantas foi 43,2, 31,1, 20,4 e 5,3%, para os ácidos acético, cítrico, lático e oxálico, respectivamente. Todos os ácidos orgânicos, com exceção do cítrico, correlacionaram-se com as concentrações de Cd, Cr, Cu, Ni e Zn na parte aérea das plantas. Existe associação entre ácidos orgânicos rizosféricos e fitodisponibilidade de elementos-traço.

The aim of this work was to quantify low molecular weight organic acids in the rhizosphere of plants grown in a sewage sludge-treated media, and to assess the correlation between the release of the acids and the concentrations of trace-elements in the shoots of the plants. The species utilized in the experiment were cultivated in sand and sewage sludge-treated sand. The acetic, citric, lactic, and oxalic acids, were identified and quantified by high performance liquid chromatography in samples collected from a hydroponics system. Averages obtained from each treatment, concentration of trace elements in shoots and concentration of organic acids in the rhizosphere, were compared by Tukey test, at 5% of probability. Linear correlation analysis was applied to verify an association between the concentrations of organic acids and of trace elements. The average composition of organic acids for all plants was: 43.2, 31.1, 20.4 and 5.3% for acetic, citric, lactic, and oxalic acids, respectively. All organic acids evaluated, except for the citric acid, showed a close statistical agreement with the concentrations of Cd, Cu, Ni, and Zn found in the shoots. There is a positive relationship between organic acids present in the rhizosphere and trace element phytoavailability.

A presença de ligantes orgânicos na rizosfera tem importante papel no processo de solubilização de metais pesados em solos tratados com lodo de esgoto. Ácidos orgânicos de baixo peso molecular exsudados por raízes e, ou, liberados por microrganismos são considerados agentes mobilizadores desses metais. No presente estudo, determinou-se a cinética de solubilização de Cu, Cr, Ni e Zn em solos tratados com lodo de esgoto, utilizando solução com mistura de quatro ácidos orgânicos (acético, cítrico, lático e oxálico) preparada para obter concentração final de 0,05 e 0,10 mol L-1. A extração foi feita segundo o método de "batch". A solução 0,10 mol L-1 de ácidos orgânicos extraiu maiores quantidades de Cu, Cr, Ni e Zn do que a solução 0,05 mol L¹. A cinética de solubilização apresentou duas fases: uma inicial, com rápida liberação dos metais, seguida de outra mais lenta, tendendo ao equilíbrio. As constantes de velocidade de solubilização mais altas foram observadas para Ni e Zn, seguidos de Cu e Cr. Os valores para o reservatório lábil variaram entre 2 e 15 % do total de cada metal pesado estudado. A porcentagem que este reservatório representou, em relação ao total, obedeceu à ordem: Zn > Cu <FONT FACE=Symbol>@</FONT> Ni > Cr.

The presence of organic ligands in the rhizosphere plays an important role in heavy metal solubilization in soils treated with sewage sludge. Low molecular weight organic acids exuded by roots and/or released by microorganisms are considered mobilizing agents of these metals. The present study determined Cd, Cu, Cr, Ni, and Zn solubilization kinetics in sewage sludge-treated soils using a mixture of four organic acids (acetic, citric, lactic, and oxalic) in 0.05 and 0.10 mol L-1 solutions. Based on the batch extraction method the 0.10 mol L-1 solution extracted greater quantities of Cu, Cr, Ni and Zn. Two phases of solubilization kinetics were observed: an initial one of fast metal release, followed by a slower one tending to equilibrium. The highest velocity constants were observed for Ni and Zn, followed by Cu and Cr. The values calculated for the labile pool varied from 2 to 15% of the total content of each metal under study. The percentage of this metal pool in relation to the total content followed the order: Zn > Cu <FONT FACE=Symbol>@</FONT> Ni > Cr.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da adição de Ni ao solo (0, 2,3, 10,5, 47 e 210 mg kg-1), na presença e ausência de calcário, sobre: o desenvolvimento do feijoeiro; a fitodisponibilidade de Ni e algumas características biológicas do solo. O experimento foi conduzido em casa de vegetação, em Latossolo Vermelho distrófico. A dose de Ni de 210 mg kg-1 causou a morte de todas as plantas, tanto na presença como na ausência de calcário. Houve aumento da produção de grãos de feijão no tratamento que recebeu calcário. A concentração de Ni dos grãos aumentou com o incremento de Ni no solo, ultrapassando o limite máximo permitido, de 5 mg kg-1 de matéria fresca, na dose de 2,3 mg kg-1, indicando que a aplicação de calcário não foi suficiente para reduzir os teores de Ni no grão de feijão a níveis apropriados para o consumo. Observou-se diminuição da biomassa microbiana do solo nos tratamentos com altas concentrações de Ni, que foi acompanhada por aumento no qCO2. O qCO2 foi um indicador adequado do grau de estresse que teve a comunidade microbiana do solo com a adição de Ni.

The aim of this work was to evaluate the effect of Ni addition (0, 2.3, 10.5, 47 and 210 mg kg-1), in the presence and absence of lime, on: common beans development, Ni phytoavailability, and soil biological characteristics. A greenhouse experiment was conducted using a sample of a Rhodic Hapludox. Rate of 210 mg kg-1 of Ni caused plant death in both the absence and the presence of lime. Grain yield of common beans was higher in treatments with lime addition. However, grain Ni concentration increased with Ni addition, exceeding the maximum admissible value, of 5 mg kg-1 (fresh weight), already at rate of 2.3 mg kg-1. Lime addition was not enough to reduce grain Ni concentrations to permissible levels for consumption. The addition of high concentrations of Ni decreased soil microbial biomass, and this reduction was accompanied by an increase in the metabolic quocient. The qCO2 was an adequate indicator of the stress level caused by Ni addition on soil microbial community.

Ainda não foi desenvolvido um método de extração eficiente para estimar teores fitodisponíveis de metais pesados, porque os extratores utilizados não simulam reações semelhantes às que ocorrem próximo às raízes. O objetivo deste trabalho foi avaliar uma solução de ácidos orgânicos rizosféricos como extratora de teores fitodisponíveis de metais pesados presentes em solos tratados com lodo de esgoto. Os solos utilizados foram: Latossolo Amarelo distrófico, Neossolo Quartzarênico e Latossolo Vermelho distrófico, cultivados com plantas de banana, pupunha e café, respectivamente. A avaliação do extrator (solução composta por ácido acético, cítrico, lático e oxálico em concentrações de 1,00, 0,72, 0,49 e 0,12 mol L-1, respectivamente) foi feita a partir da análise da correlação entre teores de metais pesados (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb e Zn) extraídos do solo e os teores nas plantas. As correlações foram significativas, indicando a eficiência do extrator para todos os casos estudados. Entre os metais avaliados, as quantidades extraídas de Pb correlacionaram-se melhor com teor fitodisponível nas três situações investigadas.

An efficient extraction method to estimate concentrations of phytoavailable heavy metals has not been established yet, because the extractors used do not simulate reactions close to the roots. The objective of this work was to evaluate the use of a rhizospheric acid organic solution as an extractor of phytoavailable heavy metal from soils (Oxisols) treated with sewage sludge. Three Oxisols with different textures cultivated with banana, peach palm and coffee were studied. The extractor (solution composed by acetic, citric, lactic and oxalic acids with concentrations of 1.00, 0.72, 0.49 and 0.12 mol L-1, respectively) evaluation was performed from correlation analyzes between heavy metals (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb e Zn) concentrations extracted from the soil, and plant tissue concentrations. The correlation was significant, indicating the extractant efficiency in all studied cases. Comparing the studied elements, the Pb amount extracted correlated better with its phytoavailability on the three situations investigated.

O processo gerador do biossólido é um fator a ser considerado na avaliação do uso agrícola deste resíduo. Em 2000, a adição de cloreto férrico+cal virgem durante o tratamento do esgoto foi substituída pela adição de polieletrólitos na maior Estação de Tratamento de Esgotos de São Paulo (Barueri), o que pode gerar mudanças na fitodisponibilidade dos metais pesados. Um experimento em casa de vegetação, com dois solos (Latossolo Vermelho Amarelo e Latossolo Vermelho Escuro) tratados com quatro diferentes biossólidos foi montado para avaliar a disponibilidade de Cu e Zn utilizando arroz (Oryza sativa L.) como planta teste. Os vasos receberam 3 kg de solo e o correspondente a 50 Mg ha-1 (base seca) de biossólido. O delineamento utilizado foi inteiramente casualizado, com cinco tratamentos (testemunha + 4 diferentes biossólidos) e quatro repetições. Avaliaram-se pH do solo antes e após a colheita do arroz e teor de Cu e Zn na parte aérea das plantas. Os extratores químicos DTPA, HCl 0,1 mol L-1 e Mehlich 3 foram utilizados para avaliar a fitodisponibilidade de Cu e Zn para plantas de arroz. O biossólido tratado com polieletrólitos apresentou maior fitodisponibilidade de Cu e Zn, possivelmente devido ao menor pH que este confere ao solo. Os três extratores avaliados foram representativos da fitodisponibilidade de cobre e zinco.

Sewage treatment process is a factor to be considered for biosolid use in agriculture. The greatest sewage treatment facility of São Paulo State (Barueri/SP) altered in the year 2000 of its sludge treatment. The addition of ferric chloride and calcium oxide was substituted by the addition of polymers. This change can modify heavy metal phytoavailability. A green house experiment, using 2 soils treated with biosolids (three with and one without polymers with and without polymers) was performed to evaluate Cu and Zn phytoavailability using rice (Oryza sativa L.) as test plant. Three kilograms of two soils (Haphorthox abd Hapludox) were placed in pots and the equivalent to 50 Mg ha-1 (dry basis) of biosolid was added and incorporated. The statistical design adopted was completely randomized experiment, with five treatments (control plus four different biossolids) each soil and four replications. Soil pH before and after harvesting, Cu and Zn concentrations in shoot were evaluated. Tukey (5%) was used to compare the results. DTPA, HCl 0.1 mol L-1 and Mehlich 3 were used to estimate soil available Cu and Zn. Amounts extracted were correlated to those presented in rice shoot, to evaluate the efficiency of predicting Cu and Zn phytoavailabilities. Biosolids with polymers presented higher Cu and Zn phytoavailabilities, possibly due to the lower pH of these residues. In this case soil presented lowest values of pH and plant shoot had highest. All extractants were representative of Cu and Zn availability to rice plants.