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Efeito da solução de separação densimétrica na quantidade e qualidade da matéria orgânica leve e na quantificação do carbono orgânico da fração pesada
(Revista Brasileira de Ciência do Solo, 2007-11) Demolinari, Michelle Sales Moreira; Silva, Ivo Ribeiro; Lima, Augusto Miguel Nascimento; Vergutz, Leonardus; Mendonça, Eduardo de Sá
A matéria orgânica leve tem se mostrado um indicador precoce das mudanças na matéria orgânica do solo (MOS) acarretadas por diferentes usos e sistemas de manejo. Várias soluções são empregadas na sua separação, mas pouco se sabe sobre o efeito delas na quantidade e qualidade da fração extraída, tampouco se conhecem as possíveis interferências que a solução de separação pode ocasionar na posterior quantificação do carbono (C) orgânico. Assim, foram selecionados 20 solos com diferentes teores de argila e que se encontravam sob diferentes usos, onde foram coletadas amostras, em três repetições, na profundidade de 0–20 cm. Depois de secas ao ar, destorroadas, passadas em peneira com malha de 2 mm e homogeneizadas, retiraram-se subamostras para determinação do teor de argila e para realização do fracionamento densimétrico da MOS. Do fracionamento densimétrico com água ou NaI (1,8 kg L-1), foram obtidas a fração leve (FL) e a fração pesada (FP) da MOS. O teor de C da FL foi determinado por combustão via seca, em analisador elementar (CHN), e o teor de C da FP foi determinado por oxidação via úmida com aquecimento externo, segundo Yeomans & Bremner (1988) (Y & B), e em analisador elementar (CHN). Adicionalmente, foi determinado o teor equivalente em C orgânico por via úmida em soluções-padrão com NaI em diferentes concentrações. Foi observado que a quantidade da FL extraída com NaI foi, em média, 4,86 vezes maior em relação à extraída com água destilada. A relação C:N da fração extraída com NaI foi, em média, 1,85 vez superior à apresentada pela extração com água destilada, mas com grande variação entre solos. Com relação à FP da MOS, o teor de C determinado por Y & B foi similar quando se procedeu à separação densimétrica com água, mas foi cerca de 1,5 vez superior ao determinado pelo CHN quando esta fração foi separada com NaI, indicando que houve superestimação do teor de C orgânico devido à interferência do NaI. Esse fato foi confirmado pelo aumento linear no consumo de Cr2O7-2 quando da presença de concentrações crescentes de NaI em soluções isentas de C. Dessa forma, a extração com NaI recupera maior proporção da FL, mas que difere em qualidade daquela extraída com água. Além disso, algum possível resíduo de NaI usado na separação pode interferir na quantificação do C orgânico quando este for determinado por dicromatometria. Resultados de estudo adicional sugerem que cada mol de I- consome aproximadamente 1 mol de Cr2O7-2.
Loss of extraction capacity of mehlich-1 and monocalcium phosphate as a variable of remaining p and its relationship to critical levels of soil phosphorus and sulfur
(Revista Brasileira de Ciência do Solo, 2015-03-25) Mattiello, Edson Marcio; Novais, Sarah Vieira; Vergutz, Leonardus; Melo, Leônidas Carrijo Azevedo; Freitas, Írio Fernando de; Novais, Roberto Ferreira
The Mehlich-1 (M-1) extractant and Monocalcium Phosphate in acetic acid (MCPa) have mechanisms for extraction of available P and S in acidity and in ligand exchange, whether of the sulfate of the extractant by the phosphate of the soil, or of the phosphate of the extractant by the sulfate of the soil. In clayey soils, with greater P adsorption capacity, or lower remaining P (Rem-P) value, which corresponds to soils with greater Phosphate Buffer Capacity (PBC), more buffered for acidity, the initially low pH of the extractants increases over their time of contact with the soil in the direction of the pH of the soil; and the sulfate of the M-1 or the phosphate of the MCPa is adsorbed by adsorption sites occupied by these anions or not. This situation makes the extractant lose its extraction capacity, a phenomenon known as loss of extraction capacity or consumption of the extractant, the object of this study. Twenty soil samples were chosen so as to cover the range of Rem-P (0 to 60 mg L^-1). Rem-P was used as a measure of the PBC. The P and S contents available from the soil samples through M-1 and MCPa, and the contents of other nutrients and of organic matter were determined. For determination of loss of extraction capacity, after the rest period, the pH and the P and S contents were measured in both the extracts-soils. Although significant, the loss of extraction capacity of the acidity of the M-1 and MCPa extractants with reduction in the Rem-P value did not have a very expressive effect. A “linear plateau” model was observed for the M-1 for discontinuous loss of extraction capacity of the P content in accordance with reduction in the concentration of the Rem-P or increase in the PBC, suggesting that a discontinuous model should also be adopted for interpretation of available P of soils with different Rem-P values. In contrast, a continuous linear response was observed between the P variables in the extract-soil and Rem-P for the MCPa extractor, which shows increasing loss of extraction capacity of this extractor with an increase in the PBC of the soil, indicating the validity of the linear relationship between the available S of the soil and the PBC, estimated by Rem-P, as currently adopted.
Mudanças na matéria orgânica do solo causadas pelo tempo de adoção de um sistema agrossilvopastoril com eucalipto
(Revista Brasileira de Ciência do Solo, 2009-09) Vergutz, Leonardus; Novais, Roberto Ferreira; Silva, Ivo Ribeiro da; Barros, Nairam Félix de; Nunes, Tiago Novais; Piau, Antônio Augusto de Moraes
Sistemas agrossilvopastoris (SASPs) representam práticas de manejo agroflorestal que têm como principal objetivo permitir maior diversidade e sustentabilidade do sistema. A matéria orgânica do solo (MOS) é uma das principais propriedades indicadoras da sustentabilidade de um sistema de cultivo, principalmente em solos sob condições tropicais. Os objetivos deste trabalho foram estudar o impacto dos SASPs de cultivo do eucalipto em diferentes frações de C e N da MOS ao longo do tempo. Para isso, foi amostrada uma cronossequência composta por seis tempos de implantação dos SASPs. O tempo zero foi representado pela área de referência (Cerrado), e os demais, com dois, três, quatro, sete e 10 anos de implantação. Foram coletadas amostras de solo das camadas de 0–10, 10–20, 20–40, 40–60 e 60–100 cm, na linha e na entrelinha de cultivo do eucalipto. Foi feita a caracterização física e química desses solos, assim como as determinações de C orgânico total (COT), N total (NT), C na matéria orgânica leve (MOL), N na MOL e C oxidável por permanganato de potássio, como uma medida de labilidade do C (CL). A partir desses dados foram calculados o IMCCL, que é um Índice de Manejo do C, e o IMCCMOL, que é uma modificação do índice original. O estoque total de C orgânico no solo (COS) (0–100 cm) na linha de plantio do eucalipto foi mantido ao longo do tempo, enquanto na entrelinha houve tendência de perda inicial de C, sem que esses estoques retornassem aos valores originais (Cerrado) no final do décimo e último ano estudado. O estoque total de N mostrou comportamento semelhante na linha e na entrelinha de cultivo do eucalipto. Após perda inicial acentuada de N, houve tendência de acúmulo desse elemento ao longo do tempo de implantação dos SASPs. Contudo, esse acúmulo não foi sustentável e, ao final do período estudado, esses valores eram menores que os originais. A fração da MOL foi a que apresentou as maiores alterações, confirmando sua sensibilidade a alterações de manejo. As perdas de C e N da MOL também foram maiores para a entrelinha de plantio de eucalipto do que para a linha. O C lábil (CL), assim como o índice calculado a partir dele (IMCCL), não possibilitou ajustes dos seus resultados como variável do tempo de implantação dos SASPs. Entretanto, o IMC modificado, calculado a partir do C da MOL (IMCCMOL), apresentou bons ajustes para todas as camadas estudadas; além disso, apresentou correlação mais elevada com o COT, mostrando-se mais indicado para a comparação dos sistemas de manejo estudados. Pôde-se perceber a importância de estudar camadas mais profundas do solo, já que elas podem apresentar perdas de C significativas e de difícil recuperação. A implantação dos SASPs acarretou diminuição dos estoques de COT das camadas superficiais, e o tempo necessário para a recuperação dos estoques originais ficou além do período máximo estudado. A fração mais sensível ao manejo adotado foi a MOL livre.
Physiological responses to hypoxia and Manganese in Eucalyptus clones with differential tolerance to Vale do Rio Doce shoot dieback
(Revista Brasileira de Ciência do Solo, 2018-02-01) Harguindeguy, Ignácio; Castro, Gustavo Franco de; Novais, Sarah Vieira; Vergutz, Leonardus; Araujo, Wagner Luiz; Novais, Roberto Ferreira
Vale do Rio Doce shoot dieback (VRDSD) is an anomaly whose cause seems to be associated with hypoxic conditions and their consequences (excess Mn and Fe) triggered by elevation of the water table in areas with poor drainage. Different plants have distinct survival strategies under this form of stress. The objective of this study was to understand the physiological responses involved in the differential tolerance of eucalyptus clones to VRDSD and their relationship to hypoxia and excess Mn. A hydroponic experiment was carried out using a 2 × 2 × 2 factorial arrangement, two eucalyptus clones with different levels of tolerance to VRDSD (sensitive Urograndis hybrid - 1213; and the tolerant Rio Claro hybrid - Eucalyptus grandis x unknown - 2719), two concentrations of O2 (8 and 4 mg L-1), and two Mn concentrations (1.39 and 300 mg L-1) in a randomized block design (RBD) with three replicates. Forty-day-old clones were maintained in Clark nutrient solution for 30 days. After this period, the treatments were applied for 11 days. Plant gaseous exchange shoot and root production, and the quantity of enzymes related to oxidative stress in leaves and roots were evaluated. In the tolerant clone, reactive oxygen species (ROS) were produced under hypoxic conditions, accompanied by reduction in production of dry matter, malondialdehyde (MDA), and in activity of the enzyme alcohol dehydrogenase (ADH). However, this clone had greater production of superoxide dismutase (SOD) under these conditions, an enzyme responsible for detoxification of ROS, which acts as part of the Low Oxygen Quiescence Syndrome (LOQS). In contrast, sensitive clones did not exhibit expressive reductions in growth or changes in the leaf/root ratio. These clones formed large quantities of adventitious roots and had high levels of MDA and ADH and low levels of SOD. Therefore, sensitive clones appear not to be prepared for detoxification of ROS and other toxic metabolites, but rather adopt morphological escape mechanisms, the Low Oxygen Escape Syndrome (LOES), in response to hypoxia. Thus, the period of soil waterlogging may cause the death of large numbers of roots in sensitive clones, limiting their ability to absorb water and nutrients and culminating in the death of these plants. Excess Mn seems to aggravate the damage caused by hypoxia, but it is not the causal agent of VRDSD.
Production and evaluation of potassium fertilizers from silicate rock
(Journal of Plant Nutrition, 2016-06-15) Santos, Wedisson Oliveira; Mattiello, Edson Marcio; Vergutz, Leonardus; Costa, Rodolfo Fagundes
Rising price and limited geographical availability of traditional sources of potassium (K) fertilizers have stimulated a search for alternative K sources in different parts of the world. We evaluated mineral transformations and agronomic properties of an alternative source of K produced through thermal and chemical treatment of the verdete rock (VR). Chemical and mineralogical characteristics were evaluated before and after each treatment. Four K sources (verdete rock, KCl, acidified verdete, and calcinated verdete) were applied to a Typic Hapludox at different rates. Eucalyptus and sequentially cropped maize and grass were grown in the treated soils. Ver- dete rock, which contained glauconite and microcline as K crystalline minerals, had very low solubility in water and in citric acid. Thermal and chemical treatments increased the concentration of water soluble K and citric acid soluble K. These treatments also caused crystalline K minerals to collapse and form sylvite and arcanite. Untreated verdete rock was not suitable as a K source for maize (Zea mays L.) and eucalyptus (Eucaliptus urograndis I144). Thermal and chemical treatments increased agronomic performance of VR to be similar to KCl. When K was applied as K-calcined verdete, 82% of the total K was recovered in maize and grass cultivations. Less K was recovered in plant following addition of K-acidified verdete and KCl (72% and 77%, respectively). Potassium recoveries by eucalyptus were about 52, 53, and 60% of the amount applied of calcined verdete, acidified verdete, and KCl, respectively. Both calcination and thermal treatment increased the K uptake and dry matter production for all plant species tested to be similar to KCl suggesting that this silicate rock could be beneficiated to be an effective K fertilizer.
Thermal treatment of a potassium-rich metamorphic rock in formation of soluble K forms
(International Journal of Mineral Processing, 2017-02-10) Santos, Wedisson Oliveira; Mattiello, Edson Marcio; Pacheco, Anderson Almeida; Vergutz, Leonardus; Souza-Filho, Luiz Francisco da Silva; Abdala, Dalton Belchior
Countries like Brazil, China and India are highly dependent on external reserves of soluble potassium (K) minerals for the production of K fertilizers. On the other hand, the natural occurrence of potassium-rich silicate minerals in these countries, has seldom been commercially exploited until recently. Technological strategies that can increase the reactivity of these minerals can turn them into a resource for K fertilizer production. This work aimed to investigate the changes in solubility of Verdete rock (VR) after calcination with a melting agent (MA- CaCl2·2H2O) under varying temperatures of calcination and ratios (w w− 1) of MA/VR. Measurements of extractable K in water (Kwater), X-ray diffraction (XRD) and X-ray Absorption Near Edge Structure (XANES) were performed to identify new mineral phases. The Kwater increased up to 184-fold when the VR was calcined in the presence of MA. Optimization of calcination of VR to temperature of 850 °C and a 1.7 ratio (w w− 1) of MA/VR yielded Kwater values of up to 95% of total K. Potassium K-edge XANES analysis revealed changes in the molecular environment of K due to the calcination of VR at increasing temperatures. The K K-edge XANES fit to sylvite was supported by the detection of this mineral by XRD analysis at calcination temperatures ranging from 700 to 900 °C. In addition, K K-edge XANES analysis indicated the gradual formation of a new potassium-silicate mineral with increasing temperature, which the XANES analysis showed to be an amorphous-K2SiO3 (Amorphous-K2SiO3). The combination of Kwater and the residue of Linear Combination Fitting analysis (LCF) performed on the XANES data suggested the formation of an undefined K mineral phase additional to sylvite and Amorphous-K2SiO3. The calcination process was effective in producing highly soluble K mineral phases from a low solubility raw material. The end-products of the calcination procedure obtained in our work represent a promising alternative material for K fertilizer production, but further evaluation of the plant availability of the K in soils is needed.