O estudo da relação entre as propriedades do solo é de grande importância na área agronômica objetivando um manejo racional dos recursos naturais do meio ambiente e um aumento na produtividade agrícola. Tradicionalmente este estudo tem sido realizado usando modelos de regressão estática os quais não levam em consideração a estrutura espacial envolvida. Este trabalho teve o objetivo de avaliar a relação entre uma variável de determinação mais cara e demorada (por exemplo, nitrogênio total do solo) e outras de mais barata e rápida determinação (p.e., carbono orgânico do solo, pH, etc.). Duas importantes classes de modelos (espaço de estados linear e redes neurais) são usadas para predição e comparadas aos modelos de regressão uni- e multivariados aqui usados como referência. Para tal, em uma área experimental cultivada com aveia, situada em Jaguariúna, SP (22º41' S e 47º00' W), amostras de um solo classificado como Latossolo foram coletadas na camada arável ao longo de uma transeção espacial de 194 m, eqüidistantes de 2 m. Os modelos de rede neural recorrente e de espaço de estados padrão tiveram uma melhor performance preditiva da variável nitrogênio total do solo quando comparados aos modelos de regressão padrão. Entre os modelos de regressão padrão o Autoregressivo Vetorial teve um melhor desempenho preditivo da variável nitrogênio total do solo.

The study of soil property relationships is of great importance in agronomy aiming for a rational management of environmental resources and an improvement of agricultural productivity. Studies of this kind are traditionally performed using static regression models, which do not take into account the involved spatial structure. This work has the objective of evaluating the relation between a time-consuming and "expensive" variable (like soil total nitrogen) and other simple, easier to measure variables (as for instance, soil organic carbon, pH, etc.). Two important classes of models (linear state-space and neural networks) are used for prediction and compared with standard uni- and multivariate regression models, used as reference. For an oat crop cultivated area, situated in Jaguariuna, SP, Brazil (22º41' S, 47º00' W) soil samples of a Typic Haplustox were collected from the plow layer at points spaced 2 m apart along a 194 m spatial transect. Recurrent neural networks and standard state-space models had a better predictive performance of soil total nitrogen as compared to the standard regression models. Among the standard regression models the Vector Auto-Regression model had a better predictive performance for soil total nitrogen.

O lodo de esgoto é uma fonte importante de nutrientes para as culturas; contudo, os teores de metais pesados em sua constituição podem limitar seu uso em solos agrícolas. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito de doses de lodos de esgoto oriundos das Estações de Tratamento de Esgoto de Barueri (LB) e de Franca (LF), SP, sobre os teores de metais pesados em folhas e grãos de milho. O experimento foi realizado no Campo Experimental da Embrapa Meio Ambiente, em Jaguariúna (SP), no período de 1999 a 2001. Foram realizados três cultivos sucessivos de milho, com os seguintes tratamentos: testemunha absoluta; adubação mineral (NPK) recomendada para a cultura do milho, lodo de esgoto com base no teor de N para fornecer uma, duas, quatro e oito vezes a dose de N da adubação mineral. Avaliaram-se os teores totais (digestão nítrico-perclórica) de Cu, Mn, Ni, Pb e Zn em folhas e grãos de milho. A aplicação sucessiva dos lodos de esgoto acarretou aumento nos teores de Mn e Zn em folhas e grãos de milho. Em relação ao tratamento testemunha, a aplicação da dose mais elevada do LB (8LB) promoveu um incremento de até 270 e 625 % e de 35 e 115 % nos teores de Mn e Zn, respectivamente, nas folhas e grãos de milho. As folhas apresentaram maiores teores de metais pesados do que os grãos, o que envolve maior possibilidade de transferência de metais para a cadeia alimentar, caso essa parte da planta seja consumida. Essa elevação nos teores de metais pesados em folhas e grãos de milho, até à terceira aplicação dos lodos, não foi suficiente para atingir os níveis considerados fitotóxicos para o milho, tampouco para inviabilizar o uso dos grãos para o consumo humano.

Sewage sludge is an important source of nutrients for crops, although the heavy metal contents can limit its use in agricultural soils. The objective of this study was to evaluate the effects of doses of sewage sludge (from the Treatment Stations of Barueri (LB) and Franca (LF), São Paulo State, Brazil) on heavy metal concentration in corn leaves and grains. The experiment was carried out at the Experimental Area of the Embrapa Environment, in Jaguariúna, state of São Paulo, from 1999 to 2001. The following treatments were applied to three successive corn crops: control (no sewage sludge); mineral fertilization recommended for corn (NPK); application of sewage sludge corresponding to the supply of one, two, four and eight times the N applied in the NPK treatment. The total contents (nitric-perchloric digestion) of Cu, Mn, Ni, Pb and Zn were measured in corn leaves and grains. The successive application of sewage sludge caused increases in the Mn and Zn contents in corn leaves and grains. In relation to the control treatment, the application of the highest dose of LB (8LB) promoted an increment of up to 270 and 625 % of Mn, and 35 and 115 % of Zn concentration, respectively, in the corn leaves and grains. The corn leaves presented higher heavy metals contents than the grains, which implicate a greater possibility of metal transfer to the food chain in case this part of the plant is consumed. Until the third sludge application the heavy metal concentration observed in corn leaves were lower than the levels considered phytotoxic, and their concentration in corn grains were not high enough to make them unsuitable for human consumption.

Apesar do potencial para o uso agrícola de lodos de esgoto, seus conteúdos de metais pesados podem se tornar um fator limitante a esse uso. Este estudo teve como objetivo avaliar o efeito de diferentes fontes e doses de lodo de esgoto, oriundos das Estações de Tratamento de Esgoto de Barueri (LB), que trata esgoto doméstico e industrial, e de Franca (LF), que trata esgoto predominantemente doméstico, ambas localizadas no Estado de São Paulo, sobre os teores de metais pesados em solo e sobre a fitodisponibilidade desses elementos químicos para o milho. O experimento foi realizado entre os anos de 1999 e 2001, no Campo Experimental da Embrapa Meio Ambiente, em Jaguariúna (SP), em três cultivos sucessivos de milho, e estudados os seguintes tratamentos, para os dois lodos: testemunha absoluta; adubação mineral (NPK) recomendada para a cultura do milho; dose dos lodos de esgoto para fornecer uma, duas, quatro e oito vezes a dose de N do tratamento NPK. Foram determinados os teores totais (solo, folha e grão de milho) e disponíveis (solo) de Cu, Mn, Ni, Pb e Zn. O uso de doses crescentes do LB aumentou os teores disponíveis dos metais avaliados em solo, quando se utilizou a solução de DTPA. Os incrementos nos teores totais de metais pesados foram maiores nas parcelas adubadas com o LB. As soluções de Mehlich-1 e DTPA mostraram-se eficientes em predizer a fitodisponibilidade de Zn para o milho, quando as folhas e grãos foram analisados.

This study carried out in order to evaluate the effect of sewage sludge (from Barueri: industrial and residential sewage, and Franca (SP) State: residential sewage) doses on soil heavy metal contents and their availability to corn. Three successive experiments were installed in a Latosol at the Experimental Field of Embrapa Environment, in Jaguariúna (SP), from 1999 to 2001. The treatments investigated consisted of: control (without sewage sludge); mineral fertilization (NPK) recommended for corn; and application of both sewage sludge sources to supply one, two, four and eight times the N dose applied in the NPK treatment. It was quantified the total (soil, leaf and grain) and available (DTPA and Mehlich-1) contents of Cu, Mn, Ni, Pb and Zn. Barueri sludge application increased the heavy metal contents extracted by DTPA solution. The total contents of heavy metals in soil are higher in plots fertilized with Barueri sewage sludge in relation to those quantified in areas treated with Franca sludge. When leaf and grain are analyzed, DTPA and Mehlich-1 solutions are effective in predicting the availability of Zn to corn plants.

Realizou-se este estudo com o objetivo de avaliar o efeito das aplicações sucessivas, em doses crescentes, de duas fontes de lodo de esgoto sobre os teores totais de Cu, Mn, Ni, Pb e Zn em solo, em três cultivos sucessivos de milho. O experimento foi conduzido no campo experimental da Embrapa Meio Ambiente, localizado em Jaguariúna-SP, durante os anos agrícolas 1999/2000 e 2000/2001, em Latossolo Vermelho Distroférrico. Os lodos utilizados no experimento foram obtidos nas Estações de Tratamento de Esgoto (ETEs) de Franca e Barueri. Os tratamentos, para cada fonte de lodo de esgoto, foram os seguintes: testemunha, sem adição de lodo de esgoto; NPK; aplicação de lodo de esgoto visando a suprir a quantidade de N normalmente requerida pelo milho; 2; 4 e 8 vezes a dose de lodo aplicada no tratamento 1N. As doses de lodo aplicadas (base seca) variaram de 0 a 139,24 Mg ha-1 para o lodo de Barueri e de 0 a 80,27 Mg ha-1 para o lodo de Franca. Avaliou-se o acúmulo de Cu, Mn, Ni, Pb e Zn pela determinação do teor total (água régia) desses metais no solo. Os teores totais de Cu e Zn em solo aumentaram com o acréscimo nas doses aplicadas das duas fontes de lodo; contudo, não foram verificados no solo teores totais dos metais pesados analisados acima dos valores estabelecidos em literatura para solos agrícolas.

This study was designed to evaluate the effect of the successive applications i crescent doses, of two sources of sewage sludge on the total contents of Cu, Mn, Ni, Pb and Zn in soil, in three successive crops of corn. The experiment was conducted in the experimental field of Embrapa Environment, located in Jaguariúna in São Paulo state over the agricultural years of 1999/2000 and 2000/2001 in a Diostroferic Red Latosol. The sludges utilized in the experiment were obtained in the Sewage Treatment Stations (STSs) of Franca and Barueri. The treatments for each source of sewage sludge were the following: control, without addition of sewage sludge; NPK; application of sewage sludge aiming to supply the amount of N normally required by corn; 2, 4 and 8 times the rate of sludge applied in the 1N treatment. The rates of sludge applied (dry basis) ranged from 0 to 139.24 Mg ha-1 for Barueri sludge and from 0 to 80.27 Mg ha-1 for Franca sludge. The accumulation of Cu, Mn, Ni, Pb and Zn through the determination of the total content (regia water) of these metals in soil were evaluated. The total contents of soil Cu and Zn increased with the increment of applied doses of the two sludge sources, however, were not verified in soils, total contents of the heavy metals analyzed above the values established in literature for agricultural soils.

A avaliação da relação entre certas variáveis representando propriedades do solo (tais como nitrogênio total e carbono orgânico) coletadas ao longo de linhas chamadas "transects", é assunto de grande interesse em experimentação agrícola. Este problema tem sido usualmente abordado através de modelos estatísticos padrão de espaço de estado por alguns autores na literatura de ciência do solo. As mais importantes limitações dos procedimentos utilizados na prática são apontados e discutidos neste artigo, sendo relacionadas ao significado dos parâmetros do modelo e a sua interpretação prática. A abordagem padrão de espaço de estado, que é baseada em uma estrutura autoregressiva, não apresenta nenhum parâmetro que expressa a relação entre as variáveis no mesmo ponto do espaço, mas somente em pontos defasados. Além disso, os parâmetros do modelo (na matriz de transição) tem um significado global e não local, não expressando diretamente a heterogeneidade do solo. Desta forma, o objetivo aqui é propor uma abordagem alternativa de espaço de estado, baseada em modelos de regressão com coeficientes variando ao longo do espaço de modo a evitar estas limitações. Dados de nitrogênio total e carbono orgânico do solo foram coletados de um Latossolo. Eles foram medidos na camada de 0 – 0,20 m ao longo de uma transeção de 194 m, totalizando 97 amostras espaçadas entre si de 2 m, entre duas curvas de contorno adjacentes. Os resultados mostram as vantagens comparativas do método proposto em relação ao método de espaço de estados padrão. Tais vantagens estão relacionadas a uma mais adequada incorporação da heterogeneidade do solo ao longo da transeção espacial resultando em um melhor ajuste do modelo e a uma maior flexibilidade no processo de construção do modelo permitindo uma fácil interpretabilidade dos coeficientes estimados.

The assessment of the relationship among soil properties (such as total nitrogen and organic carbon) taken along lines called transects is a subject of great interest in agricultural experimentation. This question has been usually approached through standard state-space methods by some authors in the soil science literature. Important limitations of the mentioned procedures used in practice are pointed out and discussed in this paper, specially those related to the model parameters, meaning and practical interpretation. In the standard state-space approach, based on an autoregressive structure, it does not present any parameters that express the variables relationship at the same point in space, but only at lagged points. Also, its model parameters (in the transition matrix) have a global meaning and not a local one, not expressing more directly the soil heterogeneity. Therefore, the objective here is to propose an alternative state-space approach, based on dynamic (space-varying parameters) regression models in order to avoid the mentioned drawbacks. Soil total nitrogen and soil organic carbon samples were collected on a Typic Haplustox. Samples were taken along a line (transect) located in the middle of two adjacent contour lines. The transect samples, totaling 97, were collected in the plow layer (0-0.20 m) at points spaced 2 meters appart. Results show the comparative advantages of the proposed method (based on an alternative state-space approach) in relation to the standard state-space analysis. Such advantages are related to a more adequate incorporation of soil heterogeneity along the spatial transect resulting in a better model fitting, and greater flexibility of the model's building process with an easier interpretability of the local model coefficients.

A mineralização do N orgânico é um dos principais fatores que determinam as quantidades de lodos de esgoto (LE) a aplicar em solos. O objetivo deste trabalho foi quantificar, em laboratório, o potencial de mineralização de N orgânico num Latossolo Vermelho distroférrico, tratado com dois LE anaeróbios, um de origem estritamente urbana (Franca, SP) e outro com presença de despejos industriais (Barueri, SP). Os LE foram aplicados ao solo em doses de 1,5, 3, 6 e 12 g kg-1 (Franca) e 4, 8, 16 e 32 g kg-1 (Barueri), e o tempo de incubação foi de 15 semanas. O acúmulo de N inorgânico no solo ao final da incubação foi proporcional às quantidades de N orgânico adicionadas. O potencial de mineralização estimado pelo modelo exponencial simples foi de 24 mg kg-1 de N no solo sem lodo, e variou entre 44 e 265 mg kg-1 de N no solo tratado com os lodos. A fração de mineralização potencial do N orgânico dos lodos foi estimada em 31%. A mineralização foi mais lenta no solo tratado com as duas maiores doses do LE de Barueri. Os dois lodos acidificaram o solo; o de Franca causou acidificação mais intensa que o de Barueri.

Mineralization of organic N contained in sewage sludges is a key factor in determining the rates of these materials to be applied to agricultural soils. This work aimed at quantifying the potential of mineralization of the organic N in an Oxisol treated with two anaerobically-digested sewage sludges (one derived from strictly urban sewage - Franca, São Paulo State, Brazil -, and the other from a mixture of urban and industrial sewages - Barueri, São Paulo State). The sludges were applied at four rates: 1.5, 3, 6 and 12 g kg-1 (Franca), and 4, 8, 16 and 32 g kg-1 (Barueri), and the incubation period, was 15 weeks. Net inorganic N accumulation in the soil measured at the end of the incubation period was proportional to the rate of organic N applied as sludges. The potential of mineralization estimated by the single exponential model for the soil without sludge was 24 mg kg-1 of N, and ranged from 44 to 265 mg kg-1 of N, for the sludge-treated soil. The fraction of potential mineralization of the organic N contained in the sludges was estimated in 31%. N mineralization was slower in the soil treated with the two higher rates of the Barueri sludge. Sewage sludges caused soil acidification; Franca sludge was more effective in this way than Barueri sludge.