A incorporação da palha do arroz em data próxima ao alagamento do solo para a semeadura do arroz, em sistema de cultivo pré-germinado, provoca a imobilização do nitrogênio (N) mineral e favorece a produção de ácido acético em níveis tóxicos às plântulas dessa cultura, interferindo negativamente na produção de grãos. Este estudo teve por objetivos avaliar a formação de ácidos orgânicos e as variações no pH da solução do solo e quantificar a concentração de N mineral no solo, em razão de diferentes épocas de incorporação da palha do arroz ou da cinza da queima da palha, antes do alagamento do solo. O experimento foi conduzido em casa de vegetação, utilizando-se um Cambissolo Háplico. Os tratamentos foram: testemunha (sem palha nem cinza); incorporação da cinza da queima da palha; palha do arroz incorporada em solo drenado 60 dias antes do alagamento; palha incorporada 30 dias antes; palha incorporada 15 dias antes; palha incorporada no dia do alagamento. As unidades experimentais foram baldes plásticos com 6,0 kg de solo. A partir do alagamento, os baldes permaneceram inundados durante todo o período experimental, sem a presença de plantas de arroz. As amostras de solo foram coletadas imediatamente antes do alagamento e a cada sete dias após, até a 13ª semana para a determinação do N mineral - amônio (NH4+) e nitrato (NO3-). O pH da solução do solo e a concentração de ácidos orgânicos (acético, propiônico e butírico) foram determinados. Todo o nitrato existente no solo, antes do alagamento, foi perdido antes de duas semanas de alagamento, em todos os tratamentos. Houve um comportamento sigmoidal na formação de NH4+ em todos os tratamentos, ou seja, a concentração de amônio começou a aumentar rapidamente; após o alagamento decresceu levemente; e voltou a aumentar novamente. Aos 91 dias de alagamento, a concentração de NH4+ no solo era 56 mg kg-1 no tratamento testemunha, 72 mg kg-1 no tratamento 60 dias de incorporação da palha, 73 mg kg-1 no tratamento de 30 dias e 53 mg kg-1 quando a cinza foi incorporada ao solo. Essa concentração de amônio no solo corresponde a 84, 108, 110 e 80 kg ha-1 N-NH4+, respectivamente. Quando a palha foi incorporada no dia do alagamento ou 15 dias antes, a concentração de amônio era 28 e 54 mg kg-1, equivalente a um acúmulo de 42 e 81 kg ha-1 N-NH4+, respectivamente. Houve a formação de ácido acético, que alcançou nível tóxico às plântulas (7,2 mmol L-1) no 15º dia após o alagamento, apenas no tratamento em que a palha foi incorporada ao solo no dia do alagamento. O pH da solução do solo de todos os tratamentos aumentou após o alagamento, sendo mais rápido nos tratamentos em que a palha foi incorporada ao solo, seguido pela cinza e depois pela testemunha. Aos 60 dias de alagamento, todavia, o pH alcançou 6,5 em todos os tratamentos, exceto na testemunha que atingiu pH 6,3. A incorporação da palha do arroz deve ser realizada com pelo menos 30 dias de antecedência ao alagamento, caso contrário pode imobilizar parte do N e proporcionar a formação de ácido acético em concentrações tóxicas às plântulas de arroz.

Incorporation of rice straw into the soil just before flooding for water-seeded rice can immobilize mineral nitrogen (N) and lead to the production of acetic acid harmful to the rice seedlings, which negatively affects grain yield. This study aimed to evaluate the formation of organic acids and variation in pH and to quantify the mineral N concentration in the soil as a function of different times of incorporation of rice straw or of ashes from burning the straw before flooding. The experiment was carried out in a greenhouse using an Inceptisol (Typic Haplaquept) soil. The treatments were as follows: control (no straw or ash); incorporation of ashes from previous straw burning; rice straw incorporated to drained soil 60 days before flooding; straw incorporated 30 days before flooding; straw incorporated 15 days before flooding and straw incorporated on the day of flooding. Experimental units were plastic buckets with 6.0 kg of soil. The buckets remained flooded throughout the trial period without rice plants. Soil samples were collected every seven days, beginning one day before flooding until the 13th week of flooding for determination of mineral N- ammonium (NH4+) and nitrate (NO3-). Soil solution pH and concentration of organic acids (acetic, propionic and butyric) were determined. All NO3- there was before flooding was lost in approximately two weeks of flooding, in all treatments. There was sigmoidal behavior for NH4+ formation in all treatments, i.e., ammonium ion concentration began to rise shortly after soil flooding, slightly decreased and then went up again. On the 91st day of flooding, the NH4+ concentrations in soil was 56 mg kg-1 in the control treatment, 72 mg kg-1 for the 60-day treatment, 73 mg kg-1 for the 30-day treatment and 53 mg kg-1 for the ash incorporation treatment. These ammonium concentrations correspond to 84, 108, 110 and 80 kg ha-1 of N-NH4+, respectively. When the straw was incorporated on the day of flooding or 15 days before, the concentration of N-NH4+ in the soil was 28 and 54 mg kg-1, equivalent to an accumulation of 42 and 81 kg ha-1 of N-NH4+, respectively. There was formation of acetic acid in which toxic concentrations were reached (7.2 mmol L-1) on the 15th day of flooding only for the treatment with straw incorporated on the day of flooding. The pH of the soil solution of all the treatments increased after flooding and this increase was faster in the treatments with incorporation of straw, followed by the ash treatment and then the control. After 60 days of flooding, however, the pH values were around 6.5 for all treatments, except for the control, which reached a pH of 6.3. Rice straw should be incorporated into the soil at least 30 days before flooding; otherwise, it may immobilize part of the mineral N and produce acetic acid in concentrations toxic to rice seedlings.

A volatilização de amônia (NH3) e a nitrificação seguida pela desnitrificação são os principais mecanismos de perdas de N nos solos alagados destinados ao cultivo do arroz. Se os fertilizantes nitrogenados não forem manejados adequadamente, os índices de recuperação de N pelas plantas serão muito baixos. O objetivo deste trabalho foi quantificar a volatilização de amônia em solos alagados influenciada pela forma de aplicação de ureia, em casa de vegetação. Foram conduzidos dois experimentos, sendo um em Cambissolo (Thermic Vertic Haplaquepts), no Estado do Mississippi, EUA, e outro em Gleissolo (Entisol Aeric Typic), em Santa Catarina, Brasil. A captação de amônia foi realizada por esponjas acidificadas, colocadas dentro de tubos de PVC (15 cm de diâmetro e 60 cm de altura) encravados dentro de baldes com 15 cm de espessura de solo, sem a presença de plantas. Em cada vaso, foram aplicados 353 mg de N, equivalente a 200 kg ha-1 de N, nas seguintes formas: ureia sólida aplicada sobre a superfície do solo úmido, sem alagamento posterior; ureia solubilizada em água deionizada e aplicada sobre a lâmina de água de alagamento; ureia sólida aplicada sobre a lâmina de água de alagamento; ureia incorporada na lama, seguida de alagamento; ureia aplicada sobre solo seco, seguida de alagamento 48 h depois; e uma testemunha alagada (sem N). As esponjas captadoras de amônia foram trocadas ao serem completados 1, 3, 6, 9, 13, 17 e 22 dias de alagamento, e nelas determinou-se a quantidade de amônia volatilizada. Na água de alagamento do solo, determinaram-se o pH e a concentração de amônio. A emissão de amônia variou com a forma de aplicação da ureia, e o comportamento foi similar nos dois solos. A volatilização de amônia na testemunha foi insignificante. Nos tratamentos com ureia, as menores perdas ocorreram quando ela foi incorporada na lama (com posterior alagamento) seguida pela aplicação em solo seco com alagamento 48 h após, tendo atingido, respectivamente, 4 e 15 % do N aplicado no Cambissolo (CXbe) e 6 e 10 % no Gleissolo (GXbd). As maiores perdas ocorreram quando a ureia foi aplicada na lâmina de água, tanto na forma líquida (34 % no CXbe e 38 % no GXbd) quanto na sólida (29 % no CXbe e 37 % no GXbd), seguida pela ureia aplicada em solo úmido, sem alagamento (26 % no CXbe e 22 % no GXbd). A fim de evitar excessiva volatilização de amônia em solos cultivados com arroz no sistema inundado, a ureia deve ser aplicada na lama ou em condições de solo seco e, em ambos os casos, seguida de alagamento imediato.

Ammonia volatilization and nitrification/denitrification are the two major N loss mechanisms in rice production. If N fertilizer is not managed appropriately, N recovery by rice plants can be low. The purpose of this study was to quantify ammonia volatilization in flooded soils influenced by the urea application method. A greenhouse study was conducted to quantify the potential of N loss via ammonia volatilization in flooded soils influenced by the urea application method. Two experiments were carried out, one in Mississippi, USA, with a thermic Vertic Haplaquepts and one in Santa Catarina, Brazil, with an Entisol Aeric soil, respectively. Ammonia was trapped in sponge sorbers impregnated with phosphoric acid and placed in PVC tubes (diameter 15 cm, length 60 cm), which were set in buckets containing a 15 cm soil layer without plants. Urea was applied at a rate of 353 mg/pot of N, equivalent to 200 kg ha-1 N, as follows: 1) a non-treated control (0 N); 2) urea applied to the surface of moist soil (80 % of field capacity) without flooding; 3) urea solubilized in deionized water and applied to the flood water; 4) prilled urea, applied to the flood water; 5) urea incorporated into mud followed by soil flooding and 6) urea applied on the surface of a dry soil followed by flooding 48 hours later. The sorbers were exchanged 1, 3, 6, 9, 13, 17, and 22 days after urea application. Water pH and ammonium concentration were determined in the flood water above the soil surface. Ammonia emission varied with the form of urea application, similarly in both soils. N losses were negligible in the control. Losses were lowest when urea was incorporated into mud followed by soil flooding and second lowest when applied to dry soil followed by flooding 48 h later (losses of, respectively, 4 and 15 % from the USA soil and 6 and 10 % from the Brazilian soil). Losses were highest when urea was applied to the flood water, be it in liquid (34 % in Mississsippi and 38 % in Santa Catarina) or in solid form (29 % in Mississsippi and 37 % in Santa Catarina), followed by urea applied to wet soil without flooding (26 % in Mississsippi and 22 % in Santa Catarina). In conclusion, to avoid excessive ammonia loss from waterlogged soils, urea should be incorporated into the mud or applied to dry soil, followed by immediate flooding in both cases.