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Transition from historic grasslands to woody plants in semiarid regions has led to questions about impacts on soil functioning, where microorganisms play a primary role. Understanding the relationship between microbes, plant diversity and soil functioning is relevant to assess such impacts. We evaluate the effect that plant type change in semiarid ecosystems has for microbial diversity and composition, and how this is related to carbon mineralization (CMIN) as a proxy for soil functioning. We followed a mesocosm experiment during 2 years within the Biosphere 2 facility in Oracle, AZ, USA. Two temperature regimes were established with two types of plants (grass or mesquite). Soil samples were analyzed for physicochemical and functional parameters, as well as microbial community composition using 16S rRNA amplicon metagenomics (Illumina MiSeq). Our results show the combined role of plant type and temperature regime in CMIN, where CMIN in grass has lower values at elevated temperatures compared with the opposite trend in mesquite. We also found a strong correlation of microbial composition with plant type but not with temperature regime. Overall, we provide evidence of the major effect of plant type in the specific composition of microbial communities as a potential result of the shrub encroachment.

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RESUMO: A destinação final adequada dos resíduos sólidos industriais é um dos principais problemas ambientais. A disposição de resíduos orgânicos em solos pode ser recomendada, dado o potencial corretivo e fertilizante deste. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar o efeito em solos da adição de doses de lodo de estação de tratamento de efluentes (ETE) de um aterro industrial na atividade microbiana, avaliada pela mineralização de carbono. Foi desenvolvido experimento em frascos respirométricos, analisando a mineralização de carbono em três solos, com cinco doses de lodo durante 91 dias de incubação. A aplicação de lodo com 2Mg ha-1 causou menores impactos à microbiota do solo, não apresentando diferenças em relação ao tratamento controle. Os valores de carbono mineralizado aumentaram com o tempo de incubação em função da adição do lodo, proporcionalmente ao aumento das doses de lodo. A atividade microbiana aumentou com a aplicação de doses de lodo de ETE de aterro industrial, sendo a mineralização de carbono proporcional às doses adicionadas.

ABSTRACT: The final disposal of industrial solid waste is a major environmental problem. Disposal of organic wastes in soils can be recommended as corrective and fertilizer. The objective of this study was to evaluate the effect of different doses of wastewater treatment plant sludge (WWTP) from an industrial landfill on soils based in microbial activity measured by carbon mineralization. The experiment was developed in respirometric flasks, analyzing carbon mineralization in three soils with five doses of sludge during 91 days of incubation. Application of sewage sludge with 2 Mg ha-1 caused minor impacts on soil microorganisms, without statistical differences to the control treatment. Amounts of mineralized carbon increased with the time course due to the addition of sludge, proportional to the doses of sludge. Microbial activity increased with the application of WWTP sludge doses of industrial landfill, with mineralization proportional to the increase in carbon added doses.

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ABSTRACT: The final disposal of industrial solid waste is a major environmental problem. Disposal of organic wastes in soils can be recommended as corrective and fertilizer. The objective of this study was to evaluate the effect of different doses of wastewater treatment plant sludge (WWTP) from an industrial landfill on soils based in microbial activity measured by carbon mineralization. The experiment was developed in respirometric flasks, analyzing carbon mineralization in three soils with five doses of sludge during 91 days of incubation. Application of sewage sludge with 2 Mg ha-1 caused minor impacts on soil microorganisms, without statistical differences to the control treatment. Amounts of mineralized carbon increased with the time course due to the addition of sludge, proportional to the doses of sludge. Microbial activity increased with the application of WWTP sludge doses of industrial landfill, with mineralization proportional to the increase in carbon added doses.

RESUMO: A destinação final adequada dos resíduos sólidos industriais é um dos principais problemas ambientais. A disposição de resíduos orgânicos em solos pode ser recomendada, dado o potencial corretivo e fertilizante deste. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar o efeito em solos da adição de doses de lodo de estação de tratamento de efluentes (ETE) de um aterro industrial na atividade microbiana, avaliada pela mineralização de carbono. Foi desenvolvido experimento em frascos respirométricos, analisando a mineralização de carbono em três solos, com cinco doses de lodo durante 91 dias de incubação. A aplicação de lodo com 2Mg ha-1 causou menores impactos à microbiota do solo, não apresentando diferenças em relação ao tratamento controle. Os valores de carbono mineralizado aumentaram com o tempo de incubação em função da adição do lodo, proporcionalmente ao aumento das doses de lodo. A atividade microbiana aumentou com a aplicação de doses de lodo de ETE de aterro industrial, sendo a mineralização de carbono proporcional às doses adicionadas.

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ABSTRACT: The final disposal of industrial solid waste is a major environmental problem. Disposal of organic wastes in soils can be recommended as corrective and fertilizer. The objective of this study was to evaluate the effect of different doses of wastewater treatment plant sludge (WWTP) from an industrial landfill on soils based in microbial activity measured by carbon mineralization. The experiment was developed in respirometric flasks, analyzing carbon mineralization in three soils with five doses of sludge during 91 days of incubation. Application of sewage sludge with 2 Mg ha-1 caused minor impacts on soil microorganisms, without statistical differences to the control treatment. Amounts of mineralized carbon increased with the time course due to the addition of sludge, proportional to the doses of sludge. Microbial activity increased with the application of WWTP sludge doses of industrial landfill, with mineralization proportional to the increase in carbon added doses.

RESUMO: A destinação final adequada dos resíduos sólidos industriais é um dos principais problemas ambientais. A disposição de resíduos orgânicos em solos pode ser recomendada, dado o potencial corretivo e fertilizante deste. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar o efeito em solos da adição de doses de lodo de estação de tratamento de efluentes (ETE) de um aterro industrial na atividade microbiana, avaliada pela mineralização de carbono. Foi desenvolvido experimento em frascos respirométricos, analisando a mineralização de carbono em três solos, com cinco doses de lodo durante 91 dias de incubação. A aplicação de lodo com 2Mg ha-1 causou menores impactos à microbiota do solo, não apresentando diferenças em relação ao tratamento controle. Os valores de carbono mineralizado aumentaram com o tempo de incubação em função da adição do lodo, proporcionalmente ao aumento das doses de lodo. A atividade microbiana aumentou com a aplicação de doses de lodo de ETE de aterro industrial, sendo a mineralização de carbono proporcional às doses adicionadas.

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A decomposição e mineralização da serapilheira são processos de fundamental importância no funcionamento do cerrado. Objetivou-se verificar a atividade microbiana e o potencial de decomposição e mineralização da serapilheira de vegetação de cerradão em solos de quatro classes texturais. As amostras foram coletadas na camada de 0- 10 cm de profundidade em quatro sítios de cerrado em solos classificados como Latossolo Amarelo distrófico típico (LAd), Latossolo Vermelho distroférrico típico (LVdf), Neossolo Quartzarênico órtico típico (RQo) e Latossolo Amarelo ácrico típico (LAw), apresentando textura média, muito argilosa, arenosa e muito argilosa, respectivamente. Quantidades de 0, 0,1, 1,0 e 10 % de resíduo de serapilheira foram adicionadas em 100 g de amostras de solo e incubados por 10 dias a 25 oC. No ensaio, foram realizadas as seguintes análises: atividade microbiana (liberação de CO2), carbono orgânico total no início e final do ensaio, atividade de ß-glicosidase e urease. A atividade microbiana aumentou significativamente com adição de 1 e 10% de resíduo da serapilheira em relação ao controle, sendo que adição de 0,1 % não mostrou diferença para o controle. O solo RQo apresentou maior atividade quando adicionado 10% de resíduo de serapilheira em relação aos demais solos. A ordem de mineralização do carbono orgânico foi LVdf > LAw > LAd > RQo, mostrando que os solos de textura muito argilosa apresentaram maior porcentagem de mineralização. A atividade de ß-glicosidase aumentou significativamente com adição de apenas 10% de resíduos de serapilheira em todos os sítios, sendo as maiores atividades observadas no RQo. A atividade de urease não foi alterada com a adição de resíduo de serapilheira. Porém, o LVdf apresentou aumento significativo em relação aos demais sítios estudados, sugerindo que a maior mineralização do carbono em LVdf pode estar relacionada a atividade dessa enzima. Os resultados mostram que a textura do solo pode ter implicações importantes sobre a atividade microbiana, a mineralização e a decomposição do resíduo de serapilheira em sítios do bioma cerrado.

Litter decomposition and mineralization are fundamentally important to Cerrado function. The aim of this study was to compare the soil microbial activity, potential decomposition and mineralization of savanna litter, under laboratory incubation, in soils from four textural classes. Soil samples were collected at a depth of 10 cm from four Cerrado sites and classified as Latossolo Amarelo distrófico típico (LAd), (sandy clay loam); Latossolo Vermelho distroférrico típico (LVdf), (clay); Neossolo Quartzarênico órtico típico (Rqo), (sandy) and Latosso Amarelo ácrico típico (LAw), (clay). Litter was added to 100 g soil at rates of 0, 0.1, 1.0 and 10% and incubated for 10 days at 25 oC. Soil microbial activity (CO2 release), total organic carbon (at the beginning and end of the assay), and ß-glucosidase and urease activity were measured. Relative to the control, soil microbial activity increased significantly with 1 and 10% litter. With 10% litter, microbial activity was higher in soil from RQo than in soils from the other sites. The order of organic carbon mineralization was LVdf > LAw > LAd > RQo, suggesting that clayey soils have higher mineralization rates. At all sites, ß-glucosidase activity increased significantly in response to addition of 10% litter only, and was highest in RQo. Urease activity did not respond to litter addition. However, urease activity in LVdf was significantly higher than in the other soils. The results show that soil texture may have important implications for soil microbial activity and decomposition and mineralization of savanna litter.

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Substantial amounts of organic matter (OM) from terrestrial ecosystems are buried as sediments in inland waters. It is still unclear to what extent this OM constitutes a sink of carbon, and how much of it is returned to the atmosphere upon mineralization to carbon dioxide (CO2). The construction of reservoirs affects the carbon cycle by increasing OM sedimentation at the regional scale. In this study we determine the OM mineralization in the sediment of three zones (river, transition, and dam) of a tropical hydroelectric reservoir in Brazil as well as identify the composition of the carbon pool available for mineralization. We measured sediment organic carbon mineralization rates and related them to the composition of the OM, bacterial abundance and pCO2 of the surface water of the reservoir. Terrestrial OM was an important substrate for the mineralization. In the river and transition zones most of the OM was allochthonous (56 and 48%, respectively) while the dam zone had the lowest allochthonous contribution (7%). The highest mineralization rates were found in the transition zone (154.80 ± 33.50 mg C m(-) (2) d(-) (1)) and the lowest in the dam (51.60 ± 26.80 mg C m(-) (2) d(-) (1)). Moreover, mineralization rates were significantly related to bacterial abundance (r (2) = 0.50, p < 0.001) and pCO2 in the surface water of the reservoir (r (2) = 0.73, p < 0.001). The results indicate that allochthonous OM has different contributions to sediment mineralization in the three zones of the reservoir. Further, the sediment mineralization, mediated by heterotrophic bacteria metabolism, significantly contributes to CO2 supersaturation in the water column, resulting in higher pCO2 in the river and transition zones in comparison with the dam zone, affecting greenhouse gas emission estimations from hydroelectric reservoirs.

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This work aimed to evaluate the activity of enzymes related with the carbon cycle, P mineralization and total enzymatic activity of soil cultivated with certified organic sugarcane with and without soil tillage, organic sugarcane under certification, conventional sugarcane with and without residue burning and a remaining area of Cerrado in Goiatuba, GO, Brazil. Soil samples were collected in March (summer) and in September (winter) 2009 from 0-10 cm depth for analysis of organic matter, pH, P, granulometry, total enzymatic activity, ?-glucosidase and acid phosphatase. Data were subjected to descriptive and multivariate analyses. The certified organic management of sugarcane without soil tillage had higher levels of ?-glucosidase activity, indicating increased cycling of organic matter in relation to other systems. The highest values of acid phosphatase were observed in the samples collected from the remaining area of Cerrado in the summer, followed by the certified organic management without soil tillage. Lower total enzymatic activity was observed in the management involving residue burning before the crop harvest. The remaining soil of Cerrado, followed by the certified area with organic management of sugarcane without soil tillage presented the best indicators of soil quality.

Objetivou-se avaliar a atividade das enzimas ligadas ao ciclo do carbono, à mineralização do fósforo e atividade enzimática total do solo cultivado com cana-de-açúcar orgânica certificada com e sem revolvimento do solo, orgânica em certificação, convencional com e sem queima da palhada e uma área remanescente de Cerrado no município de Goiatuba, GO, Brasil. Foi realizada coleta de solo em março (período chuvoso) e setembro (período de estiagem) de 2009, na profundidade de 0-10 cm, para análises de matéria orgânica, pH, P, granulometria e atividade enzimática total, ?-glicosidase e fosfatase ácida. Os dados foram submetidos às análises descritiva e multivariada. O sistema de produção orgânico certificado de cana-de-açúcar sem revolvimento do solo apresentou maiores níveis de atividade da ?-glicosidase, indicando maior ciclagem da matéria orgânica em relação aos outros sistemas. Os maiores valores de fosfatase ácida foram observados nas coletas amostradas no período chuvoso na área remanescente de Cerrado, seguido pelo sistema de produção orgânico certificado sem revolvimento do solo. Menor atividade enzimática total foi observada no sistema que utiliza a queima da palhada antes da colheita. O solo remanescente de Cerrado seguido pelo sistema orgânico certificado de cana-de-açúcar sem revolvimento apresentaram os melhores indicadores de qualidade de solo.

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This work aimed to evaluate the activity of enzymes related with the carbon cycle, P mineralization and total enzymatic activity of soil cultivated with certified organic sugarcane with and without soil tillage, organic sugarcane under certification, conventional sugarcane with and without residue burning and a remaining area of Cerrado in Goiatuba, GO, Brazil. Soil samples were collected in March (summer) and in September (winter) 2009 from 0-10 cm depth for analysis of organic matter, pH, P, granulometry, total enzymatic activity, ?-glucosidase and acid phosphatase. Data were subjected to descriptive and multivariate analyses. The certified organic management of sugarcane without soil tillage had higher levels of ?-glucosidase activity, indicating increased cycling of organic matter in relation to other systems. The highest values of acid phosphatase were observed in the samples collected from the remaining area of Cerrado in the summer, followed by the certified organic management without soil tillage. Lower total enzymatic activity was observed in the management involving residue burning before the crop harvest. The remaining soil of Cerrado, followed by the certified area with organic management of sugarcane without soil tillage presented the best indicators of soil quality. 

Objetivou-se avaliar a atividade das enzimas ligadas ao ciclo do carbono, à mineralização do fósforo e atividade enzimática total do solo cultivado com cana-de-açúcar orgânica certificada com e sem revolvimento do solo, orgânica em certificação, convencional com e sem queima da palhada e uma área remanescente de Cerrado no município de Goiatuba, GO, Brasil. Foi realizada coleta de solo em março (período chuvoso) e setembro (período de estiagem) de 2009, na profundidade de 0-10 cm, para análises de matéria orgânica, pH, P, granulometria e atividade enzimática total, ?-glicosidase e fosfatase ácida. Os dados foram submetidos às análises descritiva e multivariada. O sistema de produção orgânico certificado de cana-de-açúcar sem revolvimento do solo apresentou maiores níveis de atividade da ?-glicosidase, indicando maior ciclagem da matéria orgânica em relação aos outros sistemas. Os maiores valores de fosfatase ácida foram observados nas coletas amostradas no período chuvoso na área remanescente de Cerrado, seguido pelo sistema de produção orgânico certificado sem revolvimento do solo. Menor atividade enzimática total foi observada no sistema que utiliza a queima da palhada antes da colheita. O solo remanescente de Cerrado seguido pelo sistema orgânico certificado de cana-de-açúcar sem revolvimento apresentaram os melhores indicadores de qualidade de solo.