RESUMO

In Brazil's food industry, dairy production is one of the most important sectors, whose most relevant byproduct is whey. Due to the difficulties of reuse and environmental impacts caused when discarded as effluent in water bodies, an alternative for its final destination would be the application of this residue in the soil. The purpose of this study was to determine chemical changes and mobility and distribution of solutes in the soil after applications of whey rates, as well as to analyze the leachate collected after each application. The test was carried out in a laboratory, in PVC columns filled with soil. The treatments consisted of 2 x 2 samples of a typical dystrophic Red-Yellow Oxisol (Oxisol) and a typical dystrophic fluvic Inceptisol (Inceptisol), sampled in the layers 0- 20 and 20-40 cm. Each experimental unit consisted of 11 PVC rings (diameter of 6.6 cm, height of 7 cm). The columns were arranged in a randomized complete block design with five replications. Four whey rates were applied, corresponding to a soil pore volume of 0.2, at intervals of six days. The leachate was collected 24 and 120 hours after each application to measure pH, electrical conductivity (EC), chemical oxygen demand (COD), contents of total N, N-NH4+, N-NO3-, Na, K, Ca, and Mg. Six days after the last whey application, the columns were opened and the soil of each ring was analyzed for pH, EC, total N, N-NH4+, N-NO3-, Na, K, Ca, and Mg. The high electrolyte concentrations of whey resulted in a general increase in soil EC. The increase of N-NH4+ and N-NO3- in the soil was high due to mineralization. High concentrations of K, Na and Ca caused displacement of Mg from the exchange complex. It was concluded that from an environmental standpoint, whey soil application is a viable alternative, given that problems of salinization and leaching of undesirable elements are avoided by an adequate management.

Entre os setores da indústria alimentícia, o segmento de laticínios é um dos mais importantes do Brasil, sendo o soro de leite o seu maior subproduto. Devido às dificuldades de reaproveitamento e aos impactos ambientais causados, quando descartado como efluente em corpos de água, uma alternativa para a sua destinação final seria a aplicação desse resíduo no solo. Objetivou-se com este trabalho determinar alterações químicas e a mobilidade e distribuição de solutos no solo após aplicação fracionada de soro de leite, assim como a caracterização dos percolados recolhidos após cada aplicação. O ensaio, em laboratório, foi conduzido em colunas de PVC preenchidas com solo. Os tratamentos corresponderam a um fatorial 2 x 2, sendo amostras de um Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico típico (LVAd) e de um Cambissolo Flúvico Tb distrófico (CYbd), coletados em duas profundidades: 0­20 e 20­40 cm. Cada unidade experimental foi constituída de 11 anéis de PVC, com 6,6 cm de diâmetro interno e 7 cm de altura. As colunas foram dispostas em um delineamento experimental em blocos casualizados, com cinco repetições. Foram realizadas quatro aplicações de soro de leite, correspondentes a 0,2 volume de poros de solo, a cada intervalo de seis dias. O percolado foi recolhido após 24 e 120 horas de cada aplicação sendo realizadas as seguintes determinações: pH, condutividade elétrica (CE), demanda química de oxigênio (DQO), teores de N total, N-NH4+, N-NO3-, Na, K, Ca e Mg. Após seis dias da última aplicação de soro de leite, as colunas foram desmontadas e o solo de cada anel analisado. As análises compreenderam: pH em água, CE (1:5), N total, N-NH4+, N-NO3-, Na, K, Ca e Mg. As elevadas concentrações eletrolíticas do soro de leite provocaram aumento generalizado da CE no solo. Houve incremento maior do nitrogênio assimilável (N-NH4+ e N-NO3-) no solo em decorrência de processos de mineralização. Elevadas concentrações de K, Na e Ca causaram deslocamento de Mg do complexo de troca. Conclui-se que a aplicação de soro de leite no solo é uma alternativa viável do ponto de vista ambiental, desde que seja feito um correto manejo, a fim de evitar problemas de salinização e perdas por lixiviação de elementos indesejáveis.

Assuntos

RESUMO

Mangroves exhibit low species richness compared to other tropical forests, but great structural and functional diversity. Aiming to contribute to a better understanding of the functioning of mangrove forests, we investigated nitrogen (N) dynamics in two physiographic types of mangroves (fringe and basin forests) in southeastern Brazil. Because fringe forests are under great influence of tidal flushing we hypothesized that these forests would exhibit higher N cycling rates in sediment and higher N losses to the atmosphere compared to basin forests. We quantified net N mineralization and nitrification rates in sediment and natural abundance of N stable isotopes (δ15N) in the sediment-plant-litter system. The fringe forest exhibited higher net N mineralization rates and δ15N in the sediment-plant-litter system, but net nitrification rates were similar to those of the basin forest. The results of the present study suggest that fringe forests exhibit higher N availability and N cycling in sediment compared to basin forests.

Assuntos

RESUMO

Neste trabalho, desenvolveu-se uma abordagem bayesiana para predizer as quantidades de nitrogênio mineralizados por intermédio de modelos não lineares. Os modelos não lineares considerados para avaliar a dinâmica da mineralização do nitrogênio e para ilustrar o procedimento bayesiano foram: modelo de Cabrera, Marion, Stanford e Smith. A comparação dos modelos foi feita por meio do Fator de Bayes (FB) e do Critério de Informação Bayesiano (BIC). A inferência sobre os parâmetros realizou-se por intermédio do Amostrador de Gibbs e do Metropolis Hastings. O modelo de Cabrera (1993) foi o que proporcionou melhor qualidade de ajuste ao conjunto de dados de mineralização de nitrogênio, sendo seguido pelo modelo de Stanford & Smith (1972) e, por último, o de Marion et al. (1981).

In this work one developed a Bayesian approach to predict the amount of mineralized nitrogen through nonlinear models. The nonlinear models considered to evaluate the mineralization of organic nitrogen and to illustrate the Bayesian procedure were: models of Cabrera, Marion, Stanford and Smith. The comparison of the models was promoted through the Bayes Factor (FB) and Bayes Information Criterion (BIC). Inference on the parameters was carried out through the Gibbs Sampling and Metropolis Hastings. The model that provided better adjustment quality to the group of data was Cabrera's model (1993), followed by the model of Stanford & Smith (1972) and the last one by Marion et al. (1981).

RESUMO

The soil nitrogen mineralization potential (N0) and mineralization rate (k) are indexes that can be used to predict N availability in a period of time, which associated with soil attributes, can explain N absorption in flooded rice plants. The objective of this study was to evaluate the N mineralization in 15 flooded soils of Rio Grande do Sul (RS) state and its relationship with N absorption by flooded rice plants. Samples collected from 0-0.2m layer of 15 soils from rice paddy fields in the RS state were used for the mineralization experiment. Flooded rice plants were grown for 60 days in pots containing four kg of each soil. The N mineralization was evaluated in a laboratory experiment, in anaerobic conditions for 24 weeks. The content of soil organic C was highly associated to the N absorbed by the plants (r=0.90; P 0.01), as well as to the mineralized N (r=0.91; P 0.01) and to the content of N absorbed by the plants (r=0.92; P 0.01). The N0 values for the fifteen soils varied from 107.70 to 207.64mg kg-1 and they were higher for observed mineralized N (98.3 to 191.3mg kg-1 of soil). The mineralization rate constant varied from 0.1492 to 0.2438 week-1, and the mineralization speed was higher at initial period, until the fourth week of incubation. It was verified a close relationship between the N absorbed by rice plants and the nitrogen mineralization potential and with the content of soil organic C. The mineralization rate was significantly related to the clay content of the soil (r=0.77; P 0.01). The potential of N mineralization can be used as an index of N availability to rice flooded plants.

O potencial de mineralização do N (N0) do solo e a taxa de mineralização (k) são índices que podem ser usados na predição da disponibilidade do N em um determinado período de tempo que, juntamente com atributos de solo, podem estimar a absorção de N por plantas de arroz irrigado. O objetivo do presente trabalho foi de avaliar a mineralização do N em 15 solos alagados do RS e a sua relação com a absorção de N por plantas de arroz irrigado. Utilizaram-se amostras de 15 solos da região arrozeira do RS, coletados de 0-20cm de profundidade. Cultivaram-se plantas de arroz irrigado em vasos com quatro kg de cada solo durante 60 dias. A mineralização do N foi avaliada em um experimento de incubação anaeróbia em laboratório, por 24 semanas, drenando-se a solução de alagamento dos solos semanalmente até a 14ª semana de incubação, a cada duas semanas até a 18ª semana de incubação e a cada três semanas até a 24ª, totalizando 169 dias de incubação anaeróbia. O teor de C orgânico do solo está altamente associado ao N absorvido pelas plantas (r=0,90; P 0,01), bem como ao N mineralizado (r=0,91; P 0,01) e este ao teor de N absorvido pelas plantas (r=0,92; P 0,01). Os valores de N0 para os quinze solos variaram de 107,7 a 207,6mg kg-1 e foram ligeiramente superiores ao N mineralizado observado (98,3 a 191,3mg kg-1 de solo). A taxa de mineralização variou de 0,1492 a 0,2438 semana-1 e a velocidade de mineralização foi maior no período inicial, compreendido até a quarta semana de incubação. Verificou-se uma alta associação entre o teor de N absorvido por plantas de arroz irrigado e o N potencialmente mineralizável e deste com o teor de C orgânico do solo. A taxa de mineralização foi relacionada significativamente com o teor de argila do solo (r=0,77; P 0,01). O potencial de mineralização do N pode ser utilizado como índice da disponibilidade de N para a cultura do arroz irrigado.

RESUMO

The soil nitrogen mineralization potential (N0) and mineralization rate (k) are indexes that can be used to predict N availability in a period of time, which associated with soil attributes, can explain N absorption in flooded rice plants. The objective of this study was to evaluate the N mineralization in 15 flooded soils of Rio Grande do Sul (RS) state and its relationship with N absorption by flooded rice plants. Samples collected from 0-0.2m layer of 15 soils from rice paddy fields in the RS state were used for the mineralization experiment. Flooded rice plants were grown for 60 days in pots containing four kg of each soil. The N mineralization was evaluated in a laboratory experiment, in anaerobic conditions for 24 weeks. The content of soil organic C was highly associated to the N absorbed by the plants (r=0.90; P 0.01), as well as to the mineralized N (r=0.91; P 0.01) and to the content of N absorbed by the plants (r=0.92; P 0.01). The N0 values for the fifteen soils varied from 107.70 to 207.64mg kg-1 and they were higher for observed mineralized N (98.3 to 191.3mg kg-1 of soil). The mineralization rate constant varied from 0.1492 to 0.2438 week-1, and the mineralization speed was higher at initial period, until the fourth week of incubation. It was verified a close relationship between the N absorbed by rice plants and the nitrogen mineralization potential and with the content of soil organic C. The mineralization rate was significantly related to the clay content of the soil (r=0.77; P 0.01). The potential of N mineralization can be used as an index of N availability to rice flooded plants.

O potencial de mineralização do N (N0) do solo e a taxa de mineralização (k) são índices que podem ser usados na predição da disponibilidade do N em um determinado período de tempo que, juntamente com atributos de solo, podem estimar a absorção de N por plantas de arroz irrigado. O objetivo do presente trabalho foi de avaliar a mineralização do N em 15 solos alagados do RS e a sua relação com a absorção de N por plantas de arroz irrigado. Utilizaram-se amostras de 15 solos da região arrozeira do RS, coletados de 0-20cm de profundidade. Cultivaram-se plantas de arroz irrigado em vasos com quatro kg de cada solo durante 60 dias. A mineralização do N foi avaliada em um experimento de incubação anaeróbia em laboratório, por 24 semanas, drenando-se a solução de alagamento dos solos semanalmente até a 14ª semana de incubação, a cada duas semanas até a 18ª semana de incubação e a cada três semanas até a 24ª, totalizando 169 dias de incubação anaeróbia. O teor de C orgânico do solo está altamente associado ao N absorvido pelas plantas (r=0,90; P 0,01), bem como ao N mineralizado (r=0,91; P 0,01) e este ao teor de N absorvido pelas plantas (r=0,92; P 0,01). Os valores de N0 para os quinze solos variaram de 107,7 a 207,6mg kg-1 e foram ligeiramente superiores ao N mineralizado observado (98,3 a 191,3mg kg-1 de solo). A taxa de mineralização variou de 0,1492 a 0,2438 semana-1 e a velocidade de mineralização foi maior no período inicial, compreendido até a quarta semana de incubação. Verificou-se uma alta associação entre o teor de N absorvido por plantas de arroz irrigado e o N potencialmente mineralizável e deste com o teor de C orgânico do solo. A taxa de mineralização foi relacionada significativamente com o teor de argila do solo (r=0,77; P 0,01). O potencial de mineralização do N pode ser utilizado como índice da disponibilidade de N para a cultura do arroz irrigado.

RESUMO

Changes in biochemical parameters of a soil from a tropical Brazilian forest slashed and burned for establishment of pastures were estimated through microbial biomass, a sensitive indicator of changes in soil fertility. In a chronological sequence of pastures (2 to 13 years), microbial biomass and soil respiration of topsoil (0-5 cm) increased with the age up to the fifth year after pasture establishment, followed by a progressive decline, which was prominent after the eighth year as pasture. Lower nitrogen mineralization rate was found in these soils suggesting that nitrogen stock may be decreasing, which can lead to nitrogen defficiency in older pasture soils. Root mass in the first 20 cm of soil drastically decreased when pastures were established. The C/N ratio in fine roots was greater in the pasture than in the primary forest. This could indicate the formation, by the pasture grass, of a soil organic matter with less potencial of nutrient mineralization, which eventually can contribute to the low pasture productivity in the medium term and its posterior degradation. A five-year period of fallow after pasture abandonment seemed to be too short for the recovery of a soil used for grazing of moderate intensity during four years.

Foram estudadas mudanças nos parâmetros bioquímicos do solo em resultado da derruba e queima da floresta tropical na Amazônia brasileira para o estabelecimento de pastagens através da biomassa microbiana, um sensível indicador de modificações na fertilidade do solo. Na sequência de idades das pastagens estudadas (de 2 a 13 anos), a biomassa microbiana e a respiração na camada superficial de 0-5 cm do solo aumentaram até os cinco anos após o estabelecimento da pastagem, seguindo-se um declínio progressivo, que se acentua após o oitavo ano da pastagem. As baixas taxas de mineralização do nitrogênio no solo sugerem que o estoque de N orgânico está diminuindo, o que pode levar a deficiências de nitrogênio nos solos das pastagens mais velhas. A massa total de raízes nos primeiros 20 cm do solo diminuiu drasticamente com a idade da pastagem. A relação C/N das raízes finas na pastagem foi mais elevada do que na floresta madura. Isto pode indicar a formação, pela gramínea da pastagem, de uma matéria orgânica com potencial mais baixo de liberação de nutrientes minerais do que a originalmente produzida pela floresta, o que pode estar contribuindo para a baixa produtividade das pastagens a médio prazo e para sua posterior degradação. O período de 5 anos de pousio após o abandono ainda foi curto para recuperar um solo de pastagem usada moderadamente para pastejo por cerca de 4 anos.

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Changes in biochemical parameters of a soil from a tropical Brazilian forest slashed and burned for establishment of pastures were estimated through microbial biomass, a sensitive indicator of changes in soil fertility. In a chronological sequence of pastures (2 to 13 years), microbial biomass and soil respiration of topsoil (0-5 cm) increased with the age up to the fifth year after pasture establishment, followed by a progressive decline, which was prominent after the eighth year as pasture. Lower nitrogen mineralization rate was found in these soils suggesting that nitrogen stock may be decreasing, which can lead to nitrogen defficiency in older pasture soils. Root mass in the first 20 cm of soil drastically decreased when pastures were established. The C/N ratio in fine roots was greater in the pasture than in the primary forest. This could indicate the formation, by the pasture grass, of a soil organic matter with less potencial of nutrient mineralization, which eventually can contribute to the low pasture productivity in the medium term and its posterior degradation. A five-year period of fallow after pasture abandonment seemed to be too short for the recovery of a soil used for grazing of moderate intensity during four years.

Foram estudadas mudanças nos parâmetros bioquímicos do solo em resultado da derruba e queima da floresta tropical na Amazônia brasileira para o estabelecimento de pastagens através da biomassa microbiana, um sensível indicador de modificações na fertilidade do solo. Na sequência de idades das pastagens estudadas (de 2 a 13 anos), a biomassa microbiana e a respiração na camada superficial de 0-5 cm do solo aumentaram até os cinco anos após o estabelecimento da pastagem, seguindo-se um declínio progressivo, que se acentua após o oitavo ano da pastagem. As baixas taxas de mineralização do nitrogênio no solo sugerem que o estoque de N orgânico está diminuindo, o que pode levar a deficiências de nitrogênio nos solos das pastagens mais velhas. A massa total de raízes nos primeiros 20 cm do solo diminuiu drasticamente com a idade da pastagem. A relação C/N das raízes finas na pastagem foi mais elevada do que na floresta madura. Isto pode indicar a formação, pela gramínea da pastagem, de uma matéria orgânica com potencial mais baixo de liberação de nutrientes minerais do que a originalmente produzida pela floresta, o que pode estar contribuindo para a baixa produtividade das pastagens a médio prazo e para sua posterior degradação. O período de 5 anos de pousio após o abandono ainda foi curto para recuperar um solo de pastagem usada moderadamente para pastejo por cerca de 4 anos.

RESUMO

Previous studies of the effect of tropical forest conversion to cattle pasture on soil N dynamics showed that rates of net N mineralization and net nitrification were lower in pastures compared with the original forest. In this study, we sought to determine the generality of these patterns by examining soil inorganic N concentrations, net mineralization and nitrification rates in 6 forests and 11 pastures 3 years old or older on ultisols and oxisols that encompassed a wide variety of soil textures and spanned a 700-km geographical range in the southwestern Brazilian Amazon Basin state of Rondônia. We sampled each site during October-November and April-May. Forest soils had higher extractable NO3--N and total inorganic N concentrations than pasture soils, but substantial NO3--N occurred in both forest and pasture soils. Rates of net N mineralization and net nitrification were higher in forest soils. Greater concentrations of soil organic matter in finer textured soils were associated with greater rates of net N mineralization and net nitrification, but this relationship was true only under native forest vegetation; rates were uniformly low in pastures, regardless of soil type or texture. Net N mineralization and net nitrification rates per unit of total soil organic matter showed no pattern across the different forest sites, suggesting that controls of net N mineralization may be broadly similar across a wide range of soil types. Similar reductions in rates of net N transformations in pastures 3 years old or older across a range of textures on these soils suggest that changes to soil N cycling caused by deforestation for pasture may be Basin-wide in extent. Lower net N mineralization and net nitrification rates in established pastures suggest that annual N losses from largely deforested landscapes may be lower than losses from the original forest. Total ecosystem N losses since deforestation are likely to depend on the balance between lower N loss rates from established pastures and the magnitude and duration of N losses that occur in the years immediately following forest clearing.