ABSTRACT The overloading of soil with manure or mineral fertilizers enhances phosphorus (P) availability, promoting its loss to water bodies and increasing the risk of eutrophication. In this sense, the establishment of an environmental P threshold is a simple and useful tool to classify soils regards its risk of P losses. Here we propose a P-threshold for soils from the state of Rio Grande do Sul (RS) in Brazil, with the soil clay content as the principal variable of the model. Samples from 20 representative soils of Rio Grande do Sul State were collected in the 0.00-0.10 and 0.10-0.20 m layers. Samples were physically and chemically characterized and incubated with P rates varying from 0 to 100 % of its maximum adsorption capacity. After 20 days of incubation, the P availability was determined in water and Mehlich-1 extractant. We assessed trough segmented linear functions the value of P-Mehlich in which the levels of P water enhance abruptly (i.e., breaking point) to determine the P limit for each soil. Subsequently, the P limit values were linked to the clay content in the sample, adopting the linear equation arising from it as the P-threshold. Adding a safety margin of 20 % to the P-threshold equation, we propose a simplified one “P-threshold = 20 + clay”. Based on the current critical level of P adopted by the regional recommendation in RG, the equation proposed does not limit the production of the most crop species.

O Estado de Santa Catarina tem algumas atividades agropecuárias, como a suinocultura, que são responsáveis pela adição de grandes quantidades fósforo (P) nos solos; porém, o Estado necessita de um método para avaliar o risco ambiental desses solos com elevado teor de P. Uma maneira de avaliar o risco ambiental da adubação fosfatada, orgânica ou mineral é determinar o teor máximo de P disponível por Mehlich-1 que um solo pode apresentar sem que haja alto risco de transferência de P do solo para as águas superficiais, chamado Limite Crítico Ambiental de P (LCA-P). Contudo, o extrator Mehlich-1 é sensível ao teor de argila do solo, devendo esse fator ser considerado no estabelecimento do LCA-P. O objetivo deste trabalho foi determinar o LCA-P pelo extrator Mehlich-1 para solos com diferentes teores de argila do Estado de Santa Catarina. Usou-se solo do horizonte B de um Latossolo Bruno com 800 g kg-1 de argila, que foi misturado com areia em quantidades para se obterem solos artificiais com 200, 400, 600 e 800 g kg-1 de argila. Esses solos artificiais foram incubados por 30 dias com umidade de 80 % da capacidade de campo para estabilização das propriedades físico-químicas e posteriormente incubados novamente por mais 30 dias com calcário para elevar o pH(H2O) até 6,0. Nos solos, foram realizadas curvas de adsorção de P e determinadas a adsorção máxima de P (Pmax) pelo modelo de Langmuir para cada textura avaliada. Com base nos valores de Pmax, foram adicionadas aos solos sete doses de P incubados novamente por 20 dias, com quatro repetições. Após a incubação, foram definidos os teores de P disponível (P-Mehlich-1) e P dissolvido em água (P-água). O teor de P por Mehlich-1 a partir do qual o P-água passa a aumentar drasticamente foi obtido por equações segmentadas e, para manter-se uma margem de segurança ambiental, consideraram-se 80 % desse valor como o LCA-P. O LCA-P foi dependente do teor de argila do solo; pelos dados, obteve-se o modelo LCA-P (mg dm-3) = 40 + Argila, em que a argila do solo é expressa em porcentagem. O modelo foi testado em 82 amostras diversificadas de solos do Estado de Santa Catarina e foi capaz de separar amostras com alto e baixo risco ambiental.

The State of Santa Catarina, Brazil, has agricultural and livestock activities, such as pig farming, that are responsible for adding large amounts of phosphorus (P) to soils. However, a method is required to evaluate the environmental risk of these high soil P levels. One possible method for evaluating the environmental risk of P fertilization, whether organic or mineral, is to establish threshold levels of soil available P, measured by Mehlich-1 extractions, below which there is not a high risk of P transfer from the soil to surface waters. However, the Mehlich-1 extractant is sensitive to soil clay content, and that factor should be considered when establishing such P-thresholds. The objective of this study was to determine P-thresholds using the Mehlich-1 extractant for soils with different clay contents in the State of Santa Catarina, Brazil. Soil from the B-horizon of an Oxisol with 800 g kg-1 clay was mixed with different amounts of sand to prepare artificial soils with 200, 400, 600, and 800 g kg-1 clay. The artificial soils were incubated for 30 days with moisture content at 80 % of field capacity to stabilize their physicochemical properties, followed by additional incubation for 30 days after liming to raise the pH(H2O) to 6.0. Soil P sorption curves were produced, and the maximum sorption (Pmax) was determined using the Langmuir model for each soil texture evaluated. Based on the Pmax values, seven rates of P were added to four replicates of each soil, and incubated for 20 days more. Following incubation, available P contents (P-Mehlich-1) and P dissolved in the soil solution (P-water) were determined. A change-point value (the P-Mehlich-1 value above which P-water starts increasing sharply) was calculated through the use of segmented equations. The maximum level of P that a soil might safely adsorb (P-threshold) was defined as 80 % of the change-point value to maintain a margin for environmental safety. The P-threshold value, in mg dm-3, was dependent on the soil clay content according to the model P-threshold = 40 + Clay, where the soil clay content is expressed as a percentage. The model was tested in 82 diverse soil samples from the State of Santa Catarina and was able to distinguish samples with high and low environmental risk.

A capacidade máxima de adsorção de fósforo (CMAP) é um parâmetro bastante útil para caracterizar a capacidade de adsorção de fósforo (P) do solo e, por isso, o modelo de Langmuir, que possibilita essa estimativa, é bastante difundido. Porém, se o ajuste da equação for realizado por modelos não lineares ou linearizados, ou se forem escolhidos modelos de região única ou múltiplas, nem sempre os valores estimados da CMAP e da constante de energia de ligação (k) são semelhantes. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do uso de diferentes métodos de ajuste do modelo de Langmuir sobre os valores estimados de CMAP e k. Para isso, utilizouse um único solo de alta capacidade de adsorção de P, o qual foi misturado a quantidades crescentes de areia lavada, construindo-se sistemas com capacidades de sorção crescentes, mas com a fase sólida constituída da mesma mineralogia. Foi utilizado solo do horizonte B de um Latossolo Bruno com 800 g kg-1 de argila, o qual foi misturado com areia em quantidades para obterem-se solos artificiais com 0, 200, 400, 600 e 800 g kg-1 de argila. Esses solos artificiais foram incubados por 30 dias com calcário para elevar o pH(H2O) até 6,0 e, após, foram secos em estufa e peneirados. Foram realizadas as isotermas de adsorção e os dados ajustados pelo modelo de Langmuir, usando os seguintes métodos: NLin - não linear com região única; L-1R - linearização com região única; L-2RG - linearização com duas regiões, ajuste gráfico; L-3RG - linearização com três regiões, ajuste gráfico; L-2RE linerização com duas regiões, ajuste estatístico. Os resultados evidenciaram que todos os métodos utilizados estimaram valores de CMAP proporcionais ao teor de argila dos solos e poderiam ser usados para caracterizar os solos. Contudo, quando utilizados ajustes com mais de uma região de adsorção, os valores da CMAP para a última região foram sensivelmente superiores àqueles observados após a incubação do solo com doses de P em um teste adicional. Isso indica que a CMAP da última região deve ser evitada como caracterizadora da capacidade de adsorção do solo. Conforme era esperado, os valores de k foram proporcionais aos teores de argila do solo na primeira (ou única) região dos modelos linearizados; contudo, não seguiram essa tendência no modelo não linear, recomendando-se cautela na interpretação da constante k ajustada por modelos não lineares.

Maximum phosphorus adsorption capacity (Pmax) is a useful tool for characterizing the phosphorus (P) sorption of soils, and the Langmuir model, which allows this estimate, has widespread use. However, estimated values of Pmax and the binding energy constant (k) may be quite different when fitted to non-linear or linearized Langmuir models, or models with single or multiple regions. The objective of this study was to compare the effect of using different methods to fit the Langmuir model to the estimation of Pmax and k values. A single soil with high Pmax was mixed with increasing amounts of sand, producing artificial soils with increasing P adsorption capacities but with the same clay mineralogy. Soil from the B horizon of an Oxisol containing 800 g kg-1 clay was mixed with washed sand in amounts necessary to obtain samples with 0, 200, 400, 600, and 800 g kg-1 of clay. These artificial soils were incubated for 30 days with lime to raise the pH in water level to 6.0. The adsorption isotherms were constructed and the data fitted using the following Langmuir model approaches: NLin - nonlinear with a single region; L-1R - linearization with a single region; L-2RG - linearization with two regions and graphical adjustment; L-3RG - linearization with three regions and graphical adjustment; and L-2RE - linearization with two regions and statistical fitting. The results showed that the Pmax values estimated by all methods were dependent on the clay content of soils and could be used to characterize the P adsorption of the soil. However, when fitted to more than one adsorption region, the Pmax values for the last region were significantly higher than those observed after incubation of the soil with different P levels. Therefore, the Pmax of the last region in multi-region models may not be appropriate for characterizing soil P adsorption capacity. As expected, the k values were dependent on soil clay content in the first (or single) region of the linearized models, but they did not follow this trend in the nonlinear model. Thus, caution should be taken in interpretation of the k constant fitted to nonlinear models.

A produção agrícola contínua na região amazônica requer a correção da acidez dos solos, o que exige a avaliação do efeito dos corretivos em experimentos de longa duração. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência do calcário e seu efeito residual sobre os atributos do solo e a produtividade de culturas anuais, em Latossolo Amarelo distrófico textura média da Amazônia. No período de 2003 a 2008, foram conduzidos dois experimentos no nordeste do Pará, um no município de Terra Alta e outro no município de Tracuateua. O delineamento experimental utilizado foi em blocos ao acaso com uma testemunha e 10 doses de calcário entre 0,1 e 2 Mg ha-1 em Terra Alta e quatro doses entre 1 e 4 Mg ha-1 em Tracuateua, aplicadas em 2003. Neste último local, nas subparcelas foram avaliadas, em cada ano, duas variedades de cada cultura (milho e feijão-caupi) utilizadas na sucessão. Em Terra Alta, foram realizados quatro cultivos de milho (2003-2006) e três de feijão-caupi (2004-2006), em rotação. As maiores produtividades de grãos de milho em Terra Alta foram obtidas com doses de calcário em torno de 1 Mg ha-1, enquanto para o feijão-caupi a dose foi inferior a esse valor. Em Tracuateua, a resposta do feijão-caupi ao calcário só iniciou-se em 2005, com produtividade máxima obtida com a aplicação de 1 Mg ha-1 de calcário, observando-se diferença entre as variedades. O aumento da produtividade média das culturas esteve associado ao aumento dos teores de Ca + Mg e à redução da saturação por Al no solo. Em ambos os locais houve diminuição dos teores de Ca + Mg e aumento da saturação por Al no solo, com o tempo após a aplicação do calcário, sendo mais acentuados em Tracuateua. Para o milho, plantado em 2007 e 2008 em Tracuateua, as respostas foram lineares até a dose residual de 4 Mg ha-1 de calcário. A observação conjunta dos resultados sugere que a dose apropriada de calcário para milho, nesses solos, deverá reduzir a saturação por Al para um valor menor que 11 %. Para feijão-caupi, a saturação por Al tolerada pelas variedades avaliadas esteve entre 13 e 32 %, devendo-se considerar, portanto, a variedade utilizada.

Continuous agricultural production in the Amazon region requires correction of soil acidity and understanding of the long-term interactions of liming with chemical soil properties. The objective of this study was to evaluate the immediate and residual effects of lime on annual crop production and soil properties of medium-textured Oxisols in the Brazilian Amazon. Field experiments were conducted at two locations in the Northeast of Pará from 2003 to 2008, one in the county of Terra Alta and the other in Tracuateua. An unlimed control and limed treatments were distributed in a randomized complete block design for both experiments. Ten lime rates between 0.1 and 2 Mg ha-1 were assessed in Terra Alta and four lime rates between 1 and 4 Mg ha-1 in Tracuateua. Two varieties of each corn and cowpea in an annual rotation were evaluated in the subplots. Four corn crops (2003-2006) in rotation with three cowpea crops (2004-2006) were evaluated in Terra Alta. Maximum corn grain yields were achieved in Terra Alta with applications of 1 Mg ha-1of lime whereas maximum cowpea yields required lower lime rates. In Tracuateua, cowpea yield response to lime applied in 2003 was first observed in the 2005 harvest, with a maximum yield obtained with the residual lime rate of 1 Mg ha-1, with significant differences between varieties. Yield responses of both crops to lime were associated with increased soil Ca + Mg levels and reduced Al saturation. Trends in declining soil Ca + Mg and increasing Al saturation with time after liming were observed at both sites, but were more pronounced in Tracuateua. Corn planted in 2007 and 2008 in Tracuateua provided linear yield responses to rates of up to 4 Mg ha-1 of lime. Collective data from both sites indicated that the appropriate lime rate for corn in these soils should reduce Al saturation to less than 11 %. The importance of varietal selection with cowpea was illustrated by the difference in Al saturation tolerance, which ranged between 13 and 32 % among the varieties evaluated.

O entendimento da magnitude da mobilidade de B no eucalipto é importante, devido a sua utilidade para a seleção de clones mais eficiente para esse micronutriente, além da projeção de novas práticas de fertilização de B. Este estudo envolveu cinco experimentos com três clones de eucalipto (129, 57 e 68), em que foram avaliadas a resposta e a mobilidade de B. Os resultados indicaram que o clone 129 foi menos sensível à deficiência de B do que os clones 68 e 57, aparentemente, em razão da sua maior habilidade de translocar B, previamente absorvido via sistema radicular, para tecidos jovens quando este miucronutriente tornou-se limitante na solução. O B aplicado de maneira localizada e numa única vez em uma folha madura foi retranslocado para os demais componentes das plantas (raízes, hastes e folhas novas), indicando que a aplicação foliar pode ser usada para recuperar rapidamente o crescimento de plantas deficientes. Essa mobilidade foi maior quando o B aplicado via foliar foi fornecido complexado com manitol, em vez de sozinho. Quando o sistema radicular do clone 129 foi dividido em dois compartimentos em solução nutritiva, o B fornecido a um compartimento da raiz foi translocado às raízes no outro compartimento, aumentando o teor deste micronutriente e o crescimento. Assim, as evidências indicam que o B é relativamente móvel no eucalipto, especialmente no clone 129; essa maior mobilidade poderia ser devida à presença de um composto orgânico, como o manitol, que complexaria o B para sua translocação.

Understanding the magnitude of B mobility in eucalyptus may help to select clones that are more efficient for B use and to design new practices of B fertilization. This study consisted of five experiments with three eucalyptus clones (129, 57 and 58) where the response to and mobility of B were evaluated. Results indicated that clone 129 was less sensitive to B deficiency than clones 68 and 57, apparently due to its ability to translocate B previously absorbed via root systems to younger tissues when B in solution became limiting. Translocation also occurred when B was applied as boric acid only once to a single mature leaf, resulting in higher B concentration in roots, stems and younger leaves. The growth of B-deficient plants was also recovere by a single foliar application of B to a mature leaf. This mobility was greater, when foliar-applied B was supplied in complexed (boric acid + manitol) than in non-complexed form (boric acid alone). When the root system of clone 129 was split in two solution compartments, B supplied to one root compartment was translocated to the shoot and back to the roots in the other compartment, improving the B status and growth. Thus, it appears that B is relatively mobile in eucalyptus, especially in clone 129, and its higher mobility could be due to the presence of an organic compound such as manitol, able to complex B.

Uma grande parte da soja no Brazil é cultivada atualmente na região do Cerrado, e é nessa região que ocorre a maior expansão da cultura. Nessa região, a maioria dos solos é ácida e, geralmente, apresenta níveis elevados de alumínio (Al) tóxico. Portanto, é importante compreender como determinados cátions reduzem a rizotoxidez de Al em plantas de soja. Neste estudo foram avaliados, em solução nutritiva, o efeito protetor de nove cátions divalentes (Ca, Mg, Mn, Sr, Sn, Cu, Zn, Co and Ba) contra a rizotoxidez de Al e o efeito positivo do Ca e Mg no crescimento das plantas de soja num solo com elevada saturação por Al. A relação entre Ca e Mg trocáveis foi variada por meio de adição de diferentes quantidades de CaCl2 ou MgCl2 (com as proporções variando entre 100:0 até 0:100), sem que ocorresse alteração no pH do solo. Tratamentos testemunhas consistiram de solo sem aplicação ou com aplicação de calcário (CaCO3). Foi observado que, na ausência do Al, os cátions Cu, Zn, Co e Sn foram tóxicos mesmo em baixas concentrações (25 µmol L-1), enquanto Mn, Ba, Sr e Mg em concentrações até 100 µmol L-1 apresentaram nenhum efeito ou efeito positivo no elongamento radicular da soja. Com 10 µmol L-1 de Al, apenas no tratamento com Mg as raízes apresentaram recuperação no elongamento para o mesmo patamar que o tratamento controle sem Al. O Sn em doses elevadas proporcionou uma pequena melhora na rizotoxidez de Al, enquanto outros cátions divalentes tiveram nenhum efeito ou reduziram o crescimento radicular. Isso é uma indicação de que o efeito do Mg é específico e não está apenas associado a uma proteção por meio de efeito eletrostático, porque todos os outros cátions usados eram divalentes e foram fornecidos em baixas concentrações. No experimento com solo ácido, observou-se que a redução da relação Ca:Mg trocáveis praticamente dobrou o acúmulo de matéria seca da parte aérea e das raízes, embora os tratamentos não tenham modificados o pH do solo e o Al3+ trocável, suportando o maior efeito protetor do Mg contra o Al3+ em relação ao Ca. A resposta positiva ao Mg não foi devida ao suprimento do nutriente que se encontrava deficiente, pois a aplicação de CaCO3 melhorou o crescimento radicular por meio do incremento do pH (e precipitação do Al3+) sem induzir deficiência de Mg. Tanto em condições hidropônicas quanto no solo ácido, a redução na toxidez do Al3+ foi acompanhada por menor acúmulo de Al no tecido vegetal, sugerindo a ocorrência de inibição competitiva na absorção, e, ou , exclusão do Al na rizosfera em resposta a um mecanismo fisiológico promovido pelo Mg.

A large proportion of soybean fields in Brazil are currently cultivated in the Cerrado region, where the area planted with this crop is growing considerably every year. Soybean cultivation in acid soils is also increasing worldwide. Since the levels of toxic aluminum (Al) in these acid soils is usually high it is important to understand how cations can reduce Al rhizotoxicity in soybean. In the present study we evaluated the ameliorative effect of nine divalent cations (Ca, Mg, Mn, Sr, Sn, Cu, Zn, Co and Ba) in solution culture on Al rhizotoxicity in soybean. The growth benefit of Ca and Mg to plants in an acid Inceptisol was also evaluated. In this experiment soil exchangeable Ca:Mg ratios were adjusted to reach 10 and 60 % base saturation, controlled by different amounts of CaCl2 or MgCl2 (at proportions from 100:0 up to 0:100), without altering the soil pH level. The low (10 %) and adequate (60 %) base saturation were used to examine how plant roots respond to Al at distinct (Ca + Mg)/Al ratios, as if they were growing in soils with distinct acidity levels. Negative and positive control treatments consisted of absence (under native soil or undisturbed conditions) or presence of lime (CaCO3) to reach 10 and 60 % base saturation, respectively. It was observed that in the absence of Aluminum, Cu, Zn, Co and Sn were toxic even at a low concentration (25 µmol L-1), while the effect of Mn, Ba, Sr and Mg was positive or absent on soybean root elongation when used in concentrations up to 100 µmol L-1. At a level of 10 µmol L-1 Al, root growth was only reverted to the level of control plants by the Mg treatment. Higher Tin doses led to a small alleviation of Al rhizotoxicity, while the other cations reduced root growth or had no effect. This is an indication that the Mg effect is ion-specific and not associated to an electrostatic protection mechanism only, since all ions were divalent and used at low concentrations. An increased exchangeable Ca:Mg ratio (at constant soil pH) in the acid soil almost doubled the soybean shoot and root dry matter even though treatments did not modify soil pH and exchangeable Al3+. This indicates a more efficient alleviation of Al toxicity by Mg2+ than by Ca2+. The reason for the positive response to Mg2+ was not the supply of a deficient nutrient because CaCO3 increased soybean growth by increasing soil pH without inducing Mg2+ deficiency. Both in hydroponics and acid soil, the reduction in Al toxicity was accompanied by a lower Al accumulation in plant tissue, suggesting a competitive cation absorption and/or exclusion of Al from plant tissue stimulated by an Mg-induced physiological mechanism.

A redução na rizotoxidez de Al por Ca e Mg difere entre espécies e genótipos. A elongação radicular da linhagem N93-S-179 e cvs. Young e Ransom de soja [Glycine max (L.) Merr.] exposta a concentrações variáveis de Al, Ca e Mg foi comparada em dois experimentos, usando um sistema de raízes subdivididas verticalmente. As raízes cresceram por 12 dias a partir de um compartimento superficial com solo corrigido para um compartimento subsuperficial com soluções nutritivas que continha os tratamentos e mantidas a pH 4,6. As concentrações de Ca e Mg nos tratamentos variaram de 0 a 20 mmol L-1. Embora tenha sido providenciado um suprimento adequado de Mg para o crescimento da parte aérea da soja no compartimento superficial com solo, a adição de Mg nas soluções subsuperficiais foi necessária para promover a elongação radicular tanto na presença como na ausência de Al. Na ausência de Al na solução em subsuperfície, o comprimento de raízes aumentou 74 % e o comprimento das raízes laterais triplicou quando Mg da solução foi aumentado de 0 para 2 ou 10 mmol L-1. Na presença de 15 µmol L-1 de Al, adições de 2 ou 10 mmol L-1 de Mg aumentaram o crescimento da raiz principal em quatro vezes e das raízes laterais por uma fator de 65. Esta elevada eficiência do Mg pode ter mascarado as diferenças na tolerância ao Al entre os genótipos N93 e Young. O Mg foi mais eficiente que o Ca para reduzir a rizotoxidez do Al, e sua propriedade protetora não pode ser explicada pelas mudanças eletrostáticas estimadas para o potencial da membrana e atividade do Al3+ na superfície da raiz. No entanto, os mecanismos fisiológicos envolvidos no efeito protetor do Mg contra a toxidez do Al às raízes ainda não são conhecidos.

Alleviation of Al rhizotoxicity by Ca and Mg can differ among species and genotypes. Root elongation of soybean [Glycine max (L.) Merr.] line N93-S-179 and cvs. Young and Ransom exposed to varying concentrations of Al, Ca and Mg were compared in two experiments using a vertically split root system. Roots extending from a surface compartment with limed soil grew for 12 days into a subsurface compartment with nutrient solution treatments maintained at pH 4.6 with either 0 or 15 µmol L-1 Al. Calcium and Mg concentrations in treatments ranging from 0 to 20 mmol L-1. Although an adequate supply of Mg was provided in the surface soil compartment for soybean top growth, an inclusion of Mg was necessary in the subsurface solutions to promote root elongation in both the presence and absence of Al. In the absence of Al in the subsurface solution, tap root length increased by 74 % and lateral root length tripled when Mg in the solutions was increased from 0 to either 2 or 10 mmol L-1. In the presence of 15 µmol L-1 Al, additions of 2 or 10 mmol L-1 Mg increased tap root length fourfold and lateral root length by a factor of 65. This high efficacy of Mg may have masked differences in Al tolerance between genotypes N93 and Young. Magnesium was more effective than Ca in alleviating Al rhizotoxicity, and its ameliorative properties could not be accounted for by estimated electrostatic changes in root membrane potential and Al3+ activity at the root surface. The physiological mechanisms of Mg alleviation of Al injury in roots, however, are not known.