ABSTRACT Extensive pastures are commonly converted to sugarcane areas in Brazil. In soils cultivated with sugarcane, tillage and fertilization are management practices commonly carried out. Soil management practices alter the physical and chemical properties increasing or decreasing metal availability. The purpose of this study was to quantify soil metal concentrations during pasture-to-sugarcane conversion correlating these changes with physical and chemical properties. The results showed that the concentration of metals in soil samples occurred according to the following order Fe > Mn > Cr > Zn > Cu > Pb > Cd. Significant increases in soil metal concentrations due the sugarcane cultivation were observed to Cd and Cu. The soil physical and chemical properties presented correlations with soil metal concentrations. There was a strong relationship on inorganic fertilization to change in soil metal concentrations. The principal component analysis (PCA) explained 55.4% of the total data variance, separating factors in two groups that pointed to an influence of fertilization on metal grouping. Inorganic fertilizer application may input 1.06 g·ha–1·year–1 Cd. The Cd concentration ranged from 0.15 to 1.07 mg·kg–1, representing addictions of 9.54 mg·ha–1·year–1 Cd in soil. The metal concentrations observed after five years of pasture-to-sugarcane conversion did not represent environmental risks since the concentrations remained below the Brazilian official determinations.

ABSTRACT The generation of sewage sludge and the concern with their fate has greatly increased. The objective of this study was to assess the effects of using in natura (SS) or composted sewage sludge (SSC) in comparison with mineral fertilizer (MF) application and a control (CT) treatment on the nutritional status of Guanandi (Calophyllum brasiliense Cambess.) seedlings in a typical Red Oxisol in Brazil. The leaf-level nutritional responses of the Guanandi seedlings to these three different fertilizers and the control were evaluated at 90 and 180 days after planting. Nutritional data of leaf variables were compared between the treatments by means of one-way analysis of variance using the F test and a pair-wise comparison of means done by Tukey’s test. The seedlings that received SS or SSC showed deficiencies in Ca, Mg, and Mn, which were confirmed by a visual diagnosis of their leaf symptoms. However, at 180 days after planting there were significant differences (p < 0.05) for K that was greater for MF, SS and SSC than CT, Mg, with SSC larger than SS, and for S that was greater with SS and SSC uses relative to MF. The results highlight the potential for using SS and SSC, after adding KCl and lime, although the Guanandi was highly demanding of Ca, Mg, and Mn. However, they were able to nutritionally supply seedlings, although the short-term cannot be conclusive as regards the exclusive use of them in place of mineral fertilizers.

RESUMO O objetivo deste estudo foi analisar áreas de Floresta Atlântica após corte raso com diferentes tipos de manejo (implantação de pasto seguido de abandono (PA) e simples abandono (NR)), comparando com floresta nativa parâmetros de composição, estrutura e processos ecológicos. O estudo foi realizado no município de Sete Barras, São Paulo, Brasil. A coleta de dados foi realizada seis anos após o corte raso, incluindo todas as plantas lenhosas encontradas em dois estratos (DAP (diâmetro à 1,30m do solo) 5cm e DAP<5 cm e altura 1.5m, respectivamente). PA e NR apresentaram menores valores de riqueza, densidade, área basal, e índice de diversidade (H'), quando comparado com o F para ambos os estratos. Por tanto, independentemente do tipo de manejo, seis anos de abandono não foram suficientes para recuperar os parâmetros analisados em comparação com a floresta nativa. No entanto, no segundo estrato, o tipo de manejo influenciou na sucessão ecológica e nos parâmetros estruturais.

ABSTRACT Our aim was to analyze areas of Atlantic rainforest after clearcutting with different types of management (pasture establishment followed (PA) by abandonment and simple abandonment (NR)). We then compared composition parameters, structure and ecological processes with native forest as a reference. Our study was conducted in Sete Barras municipality, São Paulo State, Brazil. Data collection was performed six years after clearcutting, including all woody plants found in two strata (DBH (diameter at 1.3 m soil) >5cm and DBH<5cm and height >1.5m, respectively). PA and RN showed lower values of richness, density, basal area, and diversity index (H´) when compared with F for both strata. Thus, independently of management type, six years of abandonment were not enough to recover the parameters analyzed, compared to native forest. Type of management influences ecological succession and structural parameters considering the second strata only.

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.

The large volume of sewage sludge (SS) generated with high carbon (C) and nutrient content suggests that its agricultural use may represent an important alternative to soil carbon sequestration and provides a potential substitute for synthetic fertilizers. However, emissions of CH4 and N2O could neutralize benefits with increases in soil C or saving fertilizer production because these gases have a Global Warming Potential (GWP) 25 and 298 times greater than CO2, respectively. Thus, this study aimed to determine C and N content as well as greenhouse gases (GHG) fluxes from soils historically amended with SS. Sewage sludge was applied between 2001 and 2007, and maize (Zea mays L.) was sowed in every year between 2001 and 2009. We evaluated three treatments: Control (mineral fertilizer), 1SS (recommended rate) and 2SS (double rate). Carbon stocks (0-40 cm) were 58.8, 72.5 and 83.1 Mg ha–1in the Control, 1SS and 2SS, respectively, whereas N stocks after two years without SS treatment were 4.8, 5.8, and 6.8 Mg ha–1, respectively. Soil CO2 flux was highly responsive to soil temperature in SS treatments, and soil water content greatly impacted gas flux in the Control. Soil N2O flux increased under the residual effects of SS, but in 1SS, the flux was similar to that found in moist tropical forests. Soil remained as a CH4sink. Large stores of carbon following historical SS application indicate that its use could be used as a method for carbon sequestration, even under tropical conditions.

Este trabalho envolveu a obtenção de filmes poliméricos a partir de amido de milho e incorporação de lignina na forma de lignossulfonato. A motivação deste trabalho está relacionada à utilização do amido na obtenção de filmes devido ao seu potencial de biodegradação, além do aproveitamento de resíduos de lignossulfonatos provenientes da indústria de celulose e papel. Para a obtenção dos filmes foram utilizados lignossulfonatos em pó e foram realizadas diversas moldagens com variação do tipo e da proporção (1% a 4%) de lignossulfonato utilizado. Algumas análises foram realizadas nos filmes poliméricos para comparar propriedades térmicas por DSC (Calorimetria Exploratória Diferencial), e propriedades de tração, em equipamento de DMTA (Análise Térmica Dinâmico-Mecânica). Neste estudo são destacadas as análises da biodegradação e da emissão dos gases liberados utilizando a técnica de Cromatografia Gasosa. De acordo com os resultados de DMTA, a maioria dos filmes poliméricos contendo lignossulfonatos apresentou resistência à tração inferior quando comparados aos filmes poliméricos sem lignossulfonatos (1,024 MPa). Porém, os filmes contendo lignossulfonato modificado com sódio (Vixil S) apresentaram maiores valores de resistência à tração quando comparado aos outros filmes contendo os lignossulfonatos utilizados (Vixil I e Vixil Tan). Nas análises térmicas foram notadas semelhanças entre os dois tipos principais de filmes poliméricos (amido; e amido com lignossulfonato), com alguns deslocamentos das temperaturas dos principais picos máximos dos filmes contendo lignossulfonato (4%, Vixil S). Na análise de biodegradabilidade foi verificado que os materiais são biodegradáveis e houve uma emissão maior de CO2 e N2O das amostras dos filmes contendo 4% lignossulfonato do tipo Vixil S, em comparação com as amostras sem lignossulfonato.

We obtained polymer films from corn starch with lignin incorporation as lignosulfonate. The motivation is the use of starch in obtaining films, due to their potential for biodegradation, and the use of lignosulfonate waste from the pulp and paper industry. To obtain films of lignosulfonates various powders of lignosulfonate were used, varying type and proportion (1% to 4%). Analyses were performed on polymer films to compare thermal properties by Differential Scanning Calorimetry, and tensile properties in Dynamic Mechanical Thermal Analysis, DMTA. We emphasize analyses of biodegradation and gas emission using gas chromatography. According to the results of DMTA, most polymeric films containing lignosulfonates showed lower tensile strength when compared to polymer films without lignosulfonates (1.024 MPa). However, the films containing lignosulfonate modified with sodium (Vixil S) showed higher tensile strength when compared to other films containing lignosulfonates (Vixil I and Vixil Tan). With some displacement of the main maximum peak temperatures for the films containing lignosulfonate (4% Vixil S), thermal analysis similarities between the two main types of polymer films (starch and starch with lignosulfonate) were observed. All materials are biodegradable, but higher CO2 and N2O emissions were observed for samples of the films containing 4% lignosulfonate type, Vixil S, compared to the samples without lignosulfonate.

Foram avaliadas semelhanças florísticas entre duas fisionomias de Floresta Atlântica na região costeira do Brasil, denominadas Floresta de Restinga e Floresta das Terras Baixas. A hipótese era que, devido à diferença nos processos geomorfológicos, essas duas florestas difeririam em variáveis físico-químicas dos solos, composição florística, biomassa aérea e produção de serapilheira. O trabalho foi conduzido em uma área de 1 ha (100 × 100 m) em cada tipo de floresta, no município de Ubatuba, São Paulo. Foram registrados e medidos todos os indivíduos arbóreos com DAP > 4,8 cm e coletadas amostras de solo e serapilheira. As análises de agrupamento e de ordenação indicaram que os solos e principalmente a flora distribuem-se como grupos bem definidos, concordando com a hipótese de distinção entre as duas florestas. A diversidade de espécies foi maior (p < 0.0001) na Floresta de Terras Baixas (H' = 4,00 nats.indivíduo-1) do que na Restinga (H' = 3,38 nats.indivíduo-1). No entanto, a produção de serapilheira e a biomassa não diferiram (p > 0,05) entre as duas florestas. Esse aparente paradoxo poderia ser explicado supondo-se que, uma vez que espécies diferentes consigam se estabelecer na Restinga ou nas Terras Baixas e encontrem um espectro favorável de condições e recursos, elas tenderiam a persistir e se desenvolver naquele local; nesse caso, embora as condições edáficas difiram entre as duas áreas, cada espécie responderia de modo particular a essas variações, de modo que as florestas poderiam atingir valores semelhantes de biomassa e produção de serapilheira. É provável que o filtro ambiental condicionado pelos solos esteja sendo importante para a forte separação florística entre essas duas florestas.

It was evaluated the floristic similarity between two Atlantic Rainforest physiognomies in Brazilian coast area, herein called Restinga and Lowland forests. The hypothesis was that, due the differences in geomorphologic processes, these forests would differ on soil physical and chemical properties, floristic composition, live above-ground biomass and litterfall production. It was sampled 1 ha (100 × 100 m) for each site located in Ubatuba, São Paulo state, SE Brazil. Within each hectare it was recorded trees with DBH > 4.8 cm in all 10 × 10 m contiguous plots, and collected soil and litterfall samples. The cluster and ordination analyses indicated the two communities as distinct groups considering soil and floristic composition, agreeing with the initial hypothesis. Species diversity was higher (p < 0.0001) in the Lowland forest (H' = 4.00 nats.individual-1) than in the Restinga (H' = 3.38 nats.individual-1). However, litterfall production and biomass did not differ (p > 0.05) between the two forests. This apparent paradox could be explained assuming that, since different species establish themselves in the Restinga or Lowland forests and find a favorable spectrum of conditions and resources, they would tend to persist and to develop in that place; even so the edaphic conditions differ between the Restinga and Lowland forests, each species could respond in a particular way to these variations, and then both forests could reach similar values of biomass and litterfall production. It is probable that the environmental filter conditioned by soils has being important for the strong floristic segregation between these two forests.

A aplicação de biossólidos de Estações de Tratamento de Esgotos (ETEs) em solos agrícolas e florestais tem sido uma das práticas alternativas preconizadas para a reciclagem desses resíduos orgânicos. No entanto, alguns biossólidos de ETEs podem conter metais e, ou, xenobiontes que poderiam afetar a microbiota. Neste trabalho, os impactos da aplicação de biossólidos das ETEs de Barueri e Franca (SP), com alta e baixa concentração de metais, respectivamente, na microbiota de um solo argiloso (Nitossolo Vermelho eutroférrico típico) e um arenoso (Neossolo Quartzarênico órtico típico) foram determinados em condições de microcosmos. Imediatamente após a adição de diferentes doses de biossólidos ao solo, e depois de 4, 8, 16, 32 e 64 dias de incubação, a respiração basal (RB), C na biomassa microbiana (CB), quociente metabólico (qCO2) e relação CB/C-orgânico do solo (CB/Corg) foram avaliados. No geral, a RB foi maior nos solos com maiores quantidades de biossólidos, sendo os maiores acréscimos verificados logo após a aplicação dos biossólidos. No solo arenoso, decréscimos significativos do CB foram observados nos tratamentos com as doses mais elevadas de biossólidos. O qCO2 foi maior nos solos com doses mais elevadas de biossólidos, mas diminuiu com o aumento do período de incubação. Independentemente do tipo de solo, CB/Corg foi maior nos solos que não receberam biossólidos, em relação aos solos que receberam biossólidos ricos em metais. A relação CB/Corg nos solos tratados com biossólidos ricos em metais diminuiu significativamente entre 4 e 16 dias de incubação, não sofrendo alterações posteriormente. Esses dados indicam que a aplicação de biossólidos nos solos analisados, independentemente do teor de metais, pode causar um estresse transiente na comunidade microbiana, dependendo da dose aplicada, e que alterações na estrutura das comunidades microbianas podem estar ocorrendo.

The amendment of agricultural and forest soils with biosolids from sewage treatment plants (STPs) is an alternative to recycle these organic residues. However, biosolids from STPs may contain metals and/or xenobiotics that can affect soil microorganisms. In this study, the impacts of biosolids from the STPs of Barueri and Franca (São Paulo, Brazil), containing high and low metal concentration, respectively, on the microbiota of a Nitisol (clayey) and a Dystric Arenosol (sandy) were determined in microcosm. Immediately after biosolids application and 4, 8, 16, 32 and 64 days after incubation, the basal respiration (BR), C in microbial biomass (CB), metabolic quotient (qCO2), and CB/soil organic C ratio (CB/Corg) were evaluated. In general, RB was higher in soils amended with the highest amounts of biosolids, and the greatest increments were observed immediately after biosolids application. In the sandy soil, statistically significant decreases in CB were observed in the treatments with the highest amounts of biosolids. The qCO2 was higher in soils with the highest amounts of biosolids, but decreased during incubation. Regardless of the soil type, CB/Corg was higher in soils without biosolids when compared to soils with metal-rich biosolids. The CB/Corg ratio in soils amended with metal-rich biosolids decreased significantly between 4 and 16 days after incubation, and leveled off thereafter. These data indicate that the amendment of the tested soils with biosolids, independently of the metal content, may cause a transient stress in the microbial community, depending on the applied dose, and that changes in the structure of the microbial communities may have occurred.

O óxido nitroso (N2O) é um importante gás do efeito estufa, com um alto potencial de provocar o aquecimento global e de vida longa na atmosfera. Grande parte dos fluxos naturais de N2O ocorre a partir dos oceanos, enquanto o restante é resultado principalmente da contribuição de processos microbiológicos (nitrificação e desnitrificação) ocorridos em solos de regiões tropicais. A disponibilidade de N para processos metabólicos dos microrganismos pode ser um importante fator no controle das emissões de N2O nesses solos. O presente trabalho foi realizado com o objetivo de melhorar a compreensão acerca dos controles sobre os fluxos de N2O a partir de solos com pastagem na Amazônia. Foram investigados os efeitos da disponibilidade de N, C e umidade na emissão de N2O a partir do solo de uma pastagem submetida ou não a práticas para recuperação de sua produtividade. O estudo foi realizado em condições de laboratório, incubando o solo coletado nas seguintes situações: (a) Controle - solo com pastagem estabelecida em 1983 e com manejo tradicional, constituída de uma mistura de Brachiaria brinzantha e Panicum maximum, além da presença de uma variedade de plantas invasoras, e (b) Herbicida - dessecação total das plantas da pastagem estabelecida em 1983, para o plantio direto de arroz e posterior ressemeadura de braquiária. É oportuno ressaltar que as amostras de solo (camada de 0-5 cm) das áreas foram coletadas no terceiro dia após a aplicação do agroquímico. Para o estabelecimento das comparações e compreensão dos controles nos fluxos de N2O do solo, foram adicionados ao solo para incubação: nitrato, dextrose e água; além do uso de acetileno para bloquear a oxidação do N2O a N2, estimando, assim, a proporção de N2 que foi emitido do solo. Os maiores fluxos foram observados quando o nitrato foi acrescentado ao solo sob condições de alta umidade. A adição de dextrose (fonte de C) elevou os fluxos de forma mais intensa no solo que recebeu aplicação de herbicida, cuja disponibilidade de N também era maior. Com a aplicação de acetileno foi possível observar que grande parte do N perdido sob formas gasosas ocorre como N2. Desse modo, o processo de desnitrificação mostrou-se dominante nos fluxos de N2O a partir do solo da pastagem estudada, enquanto o N foi o fator principal no controle desses fluxos.

Nitrous Oxide (N2O) plays an important role in the greenhouse effect, owing to its high global warming potential and a long half-life in the atmosphere. A large portion of the natural N2O flux is oceanic and the remaining results mainly from the contribution of microbiological processes (nitrification and denitrification) that occur in tropical soils. The availability of nitrogen (N) for metabolic processes by microorganisms may be an important factor controlling N2O in such soils. The goal of this study was to improve the understanding of mechanisms controlling N2O fluxes from soils under pasture in the Amazon. We investigated the effects of N and carbon (C) availability, and soil moisture on N2O emission from two different pastures (with or without treatments for recovery of productivity). The study was developed under laboratory conditions by incubating soil samples from the following pastures: (a) Control - Soil from a traditionally-managed pasture established in 1983 consisting of a mixture of Brachiaria brizantha and Panicum maximum, besides a type of weed; and (b) Herbicide treated - total desiccation of pasture established in 1983 in preparation for cultivation of no-till rice and posterior grass replanting. It is important to emphasize that soil samples (0-5 cm depth) were collected on the third day after herbicide application. To compare and understand N2O fluxes, we added nitrate, dextrose and water to the soil before incubation and used acetylene to block N2O oxidation to N2, in order to estimate the N2 emitted from the soil. The highest fluxes were observed when nitrate was added to the soil under high moisture conditions. Dextrose (C source) addition increased fluxes at more extent in the soil from the pasture that received herbicide application and also displayed higher N availability. With acetylene application it was possible to observe that a large portion of N lost in gaseous forms occurs as N2. Thus, in the studied pasture the denitrification process appeared to be dominated by N2O soil fluxes and N was the main factor controlling these fluxes.