A contaminação do solo é crescente no mundo. Há grandes extensões de áreas contaminadas com elementos traço, compostos orgânicos, organometálicos e elementos radioativos, que ocorrem em concentrações que podem representar perigo ambiental. O comportamento dos elementos traço em solos e sua fitodisponibilidade com conseqüente passagem para a cadeia alimentar tem sido extensivo objeto de estudos mundialmente. Com o objetivo de avaliar o comportamento dos elementos traço, essenciais e não essenciais, num solo contaminado avaliou-se a absorção pelas plantas, a fitodisponibilidade por extratores e a fração do solo na qual os elementos encontram-se ligados em maior quantidade. O presente trabalho constou de dois experimentos, ambos realizados em casa de vegetação do Departamento de Ciência do Solo da ESALQ/USP com delineamento inteiramente casualizados, nos quais se utilizaram amostras de solo contaminado acidentalmente com elementos traço e espécies de plantas de interesse econômico. Os experimentos foram conduzidos de Novembro de 2004 a Abril de 2005, utilizando 7 níveis de contaminação por elementos traço e duas culturas, arroz e soja. Foi realizada adubação NPK de modo a atender as necessidades básicas de cada cultura. As plantas foram conduzidas até maturação. As variáveis avaliadas foram: desenvolvimento e produção vegetal; quantidade absorvida e acumulada de Cd, Cu, Fe, Mn, Pb e Zn; teores totais (água régia) e teores disponível dos elementos traço pelo uso das soluções Mehlich-1, HCl 0,1 mol L-1, DTPA e Ácidos Orgânicos no solo e a disponibilidade desses elementos através da correlação dos teores disponível no solo com os teores em folha diagnóstico, folha em final de ciclo e sementes de arroz e soja; e os teores de elementos traço nas frações do solo. A soja e o arroz foram sensíveis aos níveis de contaminação por elementos traço disponíveis no solo, exibindo sintomas de fitotoxidez, principalmente pelo Zn, manifestados por clorose e inibição do crescimento das plantas, sendo que o arroz mostrou-se mais sensível do que a soja à presença desses elementos. Para a soja, os quatro extratores foram eficientes para Cd, Cu, Pb e Zn, tanto ao correlacioná-los com teor na folha diagnóstico quanto na folha no final do ciclo enquanto que para o arroz, os mais eficientes foram o Mehlich-1, HCl 0,1 mol L-1 e o DTPA para o Cd, Cu, Fe e Zn. Para o Mn apenas o DTPA foi eficiente. Para o Fe, os extratores se mostraram pouco eficientes. O extrator Ácidos Orgânicos foi mais eficiente na avaliação da fitodisponibilidade de Cd, Cu, Pb e Zn para soja. Os maiores teores de Cd, Cu, Mn e Zn no solo encontram-se nas frações com ligações químicas mais estáveis (ligados a óxidos e residual) sendo as frações trocável + solúvel e orgânica de menor representatividade em relação ao total encontrado. O Pb, apesar de predominar nas frações ligadas a óxidos e residual, oferece grande potencial de contaminação ambiental por também apresentar-se nas frações trocável + solúvel e orgânica em teores consideráveis. O mesmo ocorre com o Zn, para o qual os teores totais foram mais elevados. / The contamination of the soil is growing in the world. There are great expanses of soil polluted with trace elements, organic compounds, organometals and radioactive elements that appear in concentrations that can endanger the environment. The behavior of trace elements in soils and its phytoavailability with subsequent transport to the alimentary chain has been quite intensive object of studies worldwide. With the objective of evaluating the behavior of essentials and non essential trace elements in a polluted soil, it was evaluated the absorption of trace elements by plants, its phytoavailability by extractors and in which fraction of the soil the elements are present in larger amount. The present work consisted of two experiments, both done entirely in a greenhouse of the Department of Soil Science of ESALQ/USP, with experimental design entirely randomized, in which samples of soil accidentally contaminated with trace elements and species of plants of economical interest were used. The experiments were conducted from November, 2004 to April, 2005, using seven levels of contamination for each trace elements and two cultures, rice and soybean. Fertilization with NPK was done in order to assist the basic needs of each culture. The plants were grown until maturation. The variables evaluated were: development and vegetable production; absorbed and accumulated amount of Cd, Cu, Fe, Mn, Pb and Zn; In the soil were determined total concentrations (HNO3/ HCl 1:3) and concentrations available of the trace elements by the use of the solutions Mehlich-1, HCl 0,1 mol L-1, DTPA and Organic Acids and the availability of those elements through the correlation of the available concentrations in the soil with the concentrations in diagnostic leaf, leafs in end of the cycle and seeds of rice and soybean; and the concentrations of trace elements in fractions of soil. The soybean and the rice were sensitive to the levels of trace elements available in the soil, exhibiting phytotoxicity symptoms, mainly for Zn, manifested as chlorosis and inhibition of growth. The rice was more sensitive than the soybean to the presence those elements. For soybean, the four extractors were efficient for Cd, Cu, Pb and Zn, both for the correlation with concentrations in the leaf diagnosis and in the leaf in the end of the cycle, while for rice, the most efficient were Mehlich-1, HCl 0,1 mol L-1 and DTPA for the Cd, Cu, Fe and Zn. For Mn, only DTPA was efficient. For Fe, the extractors were not efficient. The extractor Organic Acids was more efficient in the evaluation of the phytoavailability of Cd, Cu, Pb and Zn for soybean. The largest concentrations of Cd, Cu, Mn and Zn in the soil are found in the fractions with stable chemical bounds (attached to oxides and residue) being the exchangeable fractions + soluble and organic of smaller representativeness in relation to the total found. The Pb, in spite of prevailing in the fractions liked to oxides and residue, offers great potential of environmental contamination since it is also present in the exchangeable + soluble and organic fractions in considerable concentrations. The same happens for Zn, for which the total concentration was higher.

O presente trabalho teve como objetivo caracterizar o processo de decomposição da fração orgânica de biossólidos, após aplicação no solo, correlacionando com a composição química inicial da matéria orgânica (MO) dos resíduos. Também foi objetivo, quantificar, no campo, o efeito de um biossólido alcalino na MO de um Latossolo cultivado com eucalipto, após cinco anos da aplicação de doses do resíduo ou de fertilizantes minerais. A degradação da MO de biossólidos foi avaliada por meio da incubação de misturas de solo e cinco biossólidos, em dose correspondente a 40 t ha-1, com quantificação do CO2 emitido durante um período de 70 dias. Os biossólidos foram escolhidos em função de diferenças no sistema de tratamento de esgotos e/ou condicionamento químico para desidratação e/ou etapa complementar visando melhor adequação ao uso agrícola: BAC - biossólido anaeróbio condicionado com cal e cloreto férrico e desidratado mecanicamente; BAP - biossólido anaeróbio condicionado com polímero sintético e desidratado mecanicamente; BAS - biossólido anaeróbio seco termicamente; BLP = biossólido proveniente de lagoas de estabilização, condicionado com polímero sintético e desidratado mecanicamente; e CL - composto de lodo de esgoto obtido por compostagem em pilhas aeradas após mistura do BLP com bagaço de cana-de-açúcar e restos de poda urbana. A MO dos biossólidos foi analisada quanto aos teores totais, orgânicos e inorgânicos de C, N e P; teor de carbono solúvel em água; frações do carbono orgânico em função de graus de oxidação; e teores de açúcares solúveis, proteína bruta, lipídeos, hemicelulose, celulose, lignina, taninos e fenóis. Em todos os biossólidos o C e o N predominaram em compostos orgânicos, enquanto que a partição do P, entre compostos orgânicos e inorgânicos, foi função do tratamento dos esgotos e/ou condicionamento para desidratação. As taxas de degradação dos biossólidos foram, de modo geral, baixas e os menores valores foram observados para o BLP e o CL, provavelmente devido a maior estabilidade da MO desses resíduos. Em todos os biossólidos houve expressiva participação do compartimento protéico como constituinte da MO, apresentando valores médios entre 25 e 46 % do total de MO. A proteína bruta foi o parâmetro que melhor correlacionou com a taxa de degradação dos biossólidos ao final de 70 dias de incubação (r = 0,999 e Prob. > t inferior a 10-4), sendo promissora sua utilização no sentido de previsão da degradação da MO de biossólidos após aplicação no solo. O estudo de caso, no campo, foi desenvolvido em área com Eucalyptus grandis plantado em março de 1998 e fertilizado, quatro meses depois, com biossólido ou fertilizantes minerais. Os tratamentos avaliados foram: (i) Controle; (ii) Fertilização Mineral com N, P, K, B e Zn (Fert. Mineral) ; (iii) 10 t ha-1 de biossólido + K (10 t há-1); (iv) 20 t ha-1 de biossólido + K (20 t ha-1); e (v) 40 t ha-1 de biossólido + K (40 t ha-1). Em setembro de 2003 foram coletadas amostras de solo das camadas 0-5, 5-10, 10-20, 20-30 e 30-60 cm. Em todas as amostras foram determinados os teores totais de C e N e a densidade aparente. Nas amostras coletadas até 20 cm de profundidade, foram feitas determinações de pH, frações de C-orgânico por graus de oxidação, teores de alguns compostos orgânicos (açúcares solúveis, proteína bruta, lipídeos, hemicelulose, celulose e lignina), CTC a pH 7,0 e CTC ao pH natural. Os resultados praticamente não evidenciaram alterações na MO do solo, após cinco anos da aplicação do biossólido ou de fertilizantes minerais. Os estoques médios de C e N, até 60 cm de profundidade, foram iguais a 92,86 e 4,41 t ha-1, respectivamente. Cerca de 50 % do total de C esteve no compartimento denominado lábil, o que é típico de sistemas naturais ou manejados onde há o favorecimento ao retorno de resíduos vegetais ao solo. Dos compostos orgânicos determinados, houve variação significativa somente do teor de lignina na MO do solo (0-5 cm), com maiores valores nos tratamentos 40 t ha-1 de biossólido e Fert. Mineral, sendo tais resultados atribuídos a maior deposição de folhas nesses tratamentos e à natureza recalcitrante da lignina no ambiente. A CTC (pH natural) mostrou-se mais dependente dos valores pH do solo, do que dos teores de C, não evidenciando benefícios da MO dos biossólidos nessa propriedade, somente de forma indireta pela elevação do pH do solo tratado. / The aim of this work was to characterize the organic fraction decomposition process of the biosolids in soil, correlating to initial organic matter (OM) composition of residue. Another objective was quantify, under field conditions, the effect of alkaline biosolid on Oxisol OM, in a site planted with eucalyptus and after five years of the residue application or mineral fertilizers application. The OM decomposition of the biosolids was evaluated using the incubation of soil mixtures and five biosolids, in a rate of 40 t ha-1, with quantification of the CO2 emitted during a period of 70 days. The biosolids were chosen in function of the treatment system of sewage and/or chemical conditioning for biosolid dehydration and/or complementary stage to adequate the residue for agricultural use: BAC - anaerobic biosolid conditioned with lime and ferric chloride and mechanically dehydrated; BAP – anaerobic biosolid conditioned with synthetic polymers mechanically dehydrated; BLP – biosolid originated in stabilization ponds and conditioned with synthetic polymers mechanically dehydrated; CL – sewage sludge compost originated from aerated pile composting of a mixture of BLP, crushed sugar cane and remains of urban pruning. The OM of the biosolids was analyzed regarding the total, organic and inorganic contents of C, N and P; content of water-soluble carbon; oxidizible organic carbon fractions; and contents of soluble sugars, crude protein, lipids, hemicellulose, cellulose, lignin, tannins and phenols. All biosolids had C and N predominance in organic compounds, while the P distribution in organic and inorganic compounds was as a function of the treatment used in the Plants. The decomposition rates of the biosolids, in general, were low and the lowest values were observed for BLP and CL, probably due to higher OM stability of the residues. There was expressive participation of protein pool in all biosolids, with mean values between 25 and 46 % of total OM. The crude protein was the parameter that better correlated with biosolid degradation rate at the end of 70 days of incubation (r = 0.999 e Prob. > t lower than 10-4), being promising its use in order to expect the biosolid OM decomposition after soil application. The study case, on the field, was developed in an area with Eucalyptus grandis planted on March 1998 and fertilized, after four months, with biosolid or mineral fertilizers. The appraised treatments were: (i) Control; (ii) Mineral Fertilization with N, P, K, B and Zn (Mineral Fert.); (iii) 10 t ha-1 of biosolid + K (10 t ha-1); (iv) 20 t ha-1 of biosolid + K (20 t ha-1); and (v) 40 t ha-1 of biosolid + K (40 t ha-1). Soil samples were taken from 0-5, 5-10, 10-20, 20-30 and 30-60 cm soil depths, on September 2003. Total amounts of C and N and bulk density were determined in all samples. In the samples collected up to 20 cm of depth, were made pH determinations, oxidizible organic carbon fractions, amounts of some organic compounds (soluble sugars, crude protein, lipids, hemicellulose, cellulose and lignin), CEC the pH 7,0 and CEC to the natural pH. In general, the results did not show differences in the soil OM, after five years of the biosolid application or mineral fertilizers application. The mean values of C and N stocks up to 60 cm soil depth were the same to 92.86 and 4.41 t ha-1, respectively. About 50% of the total C was in the fraction denominated labile, which is typical of natural systems or managed systems where the return of plant residues to the soil is allowed. From the determined organic compounds, only the lignin content (0-5 cm depth) was different between the treatments, with higher concentrations in the treatments 40 t ha-1 of biosolid and Mineral Fert., probably because the largest depositions of leaves on soil surface in these treatments and the natural slow decay of lignin. The CEC (natural pH) values were more dependent on soil pH, than on the soil C content. Benefits of OM biosolids in soil CEC were not observed.

O Sistema de Plantio Direto (SPD) apresenta destacado papel na produção agrícola brasileira, ocupando extensas áreas, sob as mais variadas condições de solo, clima e técnicas de manejo do sistema produtivo. Em relação ao sistema convencional de cultivo, ocasiona profundas alterações físicas, biológicas e químicas no solo. O estudo da solução do solo e de sua variação perante as práticas de cultivo são de suma importância para o manejo da fertilidade do solo e da nutrição de plantas. Estudou-se o efeito de formas de aplicação de calcário (4,5 t ha-1 – incorporado ou aplicado em superfície, numa só aplicação ou parcelado em três anos) e de doses de gesso (3; 6 e 9 t ha-1) na fase de implantação do SPD em área de pastagem nativa, na composição e na especiação iônica da solução do solo (extrato aquoso 1:1), até a profundidade de 0,8 m. Utilizaram-se amostras de um experimento de campo instalado em 1998 sobre um Latossolo Vermelho distrófico textura argilosa, em Ponta Grossa/PR. As amostras foram coletadas nas profundidades de 0-0,05; 0,05-0,1; 0,1-0,2; 0,2-0,4; 0,4-0,6 e 0,6-0,8 m no mês de maio de 2003, após a colheita da cultura da soja. A calagem, tanto superficial como incorporada, promoveu aumento do pH da solução do solo até 0,2 m, mas não afetou os teores de carbono orgânico dissolvido (COD) e os valores de força iônica. A calagem, exceto na camada de 0-0,05 m com a forma incorporada de aplicação, incrementou os teores de Ca e Mg até 0,2 e 0,6 m, respectivamente, mas somente o Mg teve acréscimo de sua atividade. O gesso promoveu incremento da concentração de SO4 -2, assim como da concentração e atividade do Ca em solução, ao longo de todas as profundidades amostradas. Houve efeito negativo do gesso em relação ao Mg, promovendo tanto lixiviação, como redução da atividade deste nutriente. Os teores dos demais ânions analisados (Cl-, F-, NO3 -, PO4 -3) e de Al em solução não foram afetados pelos tratamentos. Os ânions orgânicos e o F- foram os principais agentes complexantes do Al em solução, sendo que a forma livre Al+3 foi de baixa ocorrência e baixa atividade, sem sofrer efeito dos tratamentos. Na fase sólida do solo, o Al esteve predominantemente complexado pela MO. Para Ca e Mg, os principais ligantes em solução foram os ânions orgânicos, no entanto, em muito maior proporção para o Ca. Para o P (PO4 -3, HPO4 -2, H2PO4 -), o principal par iônico foi com o Al, enquanto para o SO4 -2, foi com Ca e Mg principalmente. O Fe, por sua vez, teve sua especiação dividida entre as formas hidroxiladas e ligada ao COD. Os elementos Mn, K, N-NO3 - e Cl não formaram pares iônicos com outros elementos em proporções significativas na solução do solo, ao longo de todas as profundidades. / No-tillage systems (NTS) play a very important role in Brazilian agriculture. NTS are widespread through extensive areas with different climates, soil types and under different management production systems. NTS deeply alter the biological, physical and chemical properties of the soils, as compared to conventional tillage. Soil solution studies, evaluating nutrient concentration changes under management practices, are very important in soil fertility, plant nutrition and management. The effect of liming and three methods of application (one application of 4.5 t ha-1 incorporated, one application of 4.5 t ha-1 surface applied, and, 1.5 t ha-1 applied in each of three years) on the composition and ionic speciation of soil solution, during the implantation of NTS in a native pasture area until 0.8 m depth was studied. The effect of gypsum rate (3; 6 and 9 t ha-1) was also studied under the same conditions. Soil samples were extracted from a field experiment installed in1998 in Ponta Grossa/PR. The selected soil was classified as a dystrophic clayey Rhodic Hapludox. After the harvesting of soybeans in May of 2003, the samples were collected at the following depths: 0-0.05; 0.05-0.1; 0.1-0.2; 0.2-0.4; 0.4-0.6 and 0.6-0.8 m. Liming increased the pH of soil solution, but did not affect dissolved organic carbon (DOC) contents and ionic strength values. It was observed that pH was increased up to a depth of 0.2 m. Liming increased calcium and magnesium concentrations up to 0.2 m and 0.6 m depth, respectively, except for first layer with incorporate lime. However, only Mg showed an increase in activity. Gypsum application increased the SO4 -2 e and Ca concentration, and Ca activity through the studied profile. A negative effect of gypsum was the leaching of Mg and a reduction in its activity. The concentration of anions (Cl-, F-, NO3 -, PO4 -3) and Al were neither affected by gypsum or by lime. The main Al complexing agents in solution were organic anions and F-. A low free Al+3 concentration and activity was detected, with no differences management treatments. The Al in the solid phase was mainly complexed by organic matter. The Ca and Mg were complexed by organic anions, and the effect was more pronounced for Ca. The P (PO4 -3, HPO4 -3, H2PO4 -3) was main complexed for Al, while the SO4 -2 was with Ca and Mg mainly. Fe was the form Fe-OH and Fe-DOC. The elements Mn, K, N-NO3 - and Cl formed insignificant quantities ionic pairs in soil solution in whole layers.

Dentre os processos envolvidos no comportamento e biodisponiblidade dos metais pesados nos solos, aqueles relacionados com a adsorção são de grande importância. Tendo em vista a natureza multielementar do sistema solo-solução e a complexidade das reações envolvidas, o conhecimento dos mecanismos de adsorção em sistemas competitivos permite uma avaliação mais realista do comportamento dos metais no solo. Os objetivos desse trabalho foram (i) avaliar a adsorção competitiva de cádmio, cobre, níquel e zinco, tomadas da camada mais superficial (horizonte A) de 14 solos representativos dos do Estado de São Paulo; (ii) obter isotermas de adsorção em sistemas competitivo e não-competitivo, utilizando a equação matemática de Langmuir para simular a adsorção; (iii) estabelecer seqüências de afinidade metálica para cada solo e (iv) estabelecer a relação entre o comportamento adsortivo dos metais e alguns atributos dos solos, mediante estudos de correlações simples e regressões múltiplas. Ao correspondente a 2,0 g de terra foram adicionados 20 mL de solução 0,01 mol L-1 de NaNO3 (relação 1:10) contendo concentrações equimolares (0,017; 0,034; 0,085; 0,17; 0,255; 0,51; 0,85 e 1,275 mmol L-1) de Cu, Ni, Cd e Zn, na forma isolada (sistema não competitivo) e em conjunto (sistema competitivo). O conjunto foi agitado por 1 h e, em seguida, as amostras foram centrifugadas a 1.100 rpm durante 10 minutos e filtradas. As concentrações dos metais em solução foram determinadas por espectrofotometria de absorção atômica. A quantidade de metal adsorvida foi estimada pela diferença entre a concentração inicial e a concentração de equilíbrio. O Latossolo Vermelho eutroférrico, o Nitossolo Vermelho eutroférrico, o Argissolo Vermelho-Amarelo (textura argilosa e muito argilosa) e o Chernossolo Argilúvico foram os solos que apresentaram maior capacidade de adsorção dos metais, enquanto que os menores valores de metais adsorvidos foram do Neossolo Quartzarênico e do Argissolo Vermelho-Amarelo (textura arenosa). A competição entre os metais diminuiu, de maneira, a adsorção máxima dos mesmos. A seqüência de afinidade mais comum encontrada no sistema não-competitivo foi Cu > Zn > Ni > Cd. No sistema competitivo, a seqüência mais comum foi Cu > Cd > Zn > Ni. Em geral, o modelo de Langmuir simulou de maneira satisfatória a adsorção dos metais. Os atributos que apresentaram correlação positiva com a adsorção máxima dos metais foram pH, MnO, CTC efetiva e silte. A correlação foi negativa com os teores de areia dos solos. Na regressão múltipla, as adsorções máximas de Zn, Cd e Ni estiveram relacionadas a CTC efetiva e com MnO. Para o Cu, somente o conteúdo de MnO relacionou-se com a adsorção máxima. Tais resultados reforçam a importância desse óxido no comportamento de metais pesados em solos de regiões tropicais úmidas. / Among the processes involved in the behavior and the bioavailabilty of heavy metals in soil, those related with the adsorption are of great importance. Despite of the multielementary nature of the soil-solution system and the complexity of the involved reactions, the knowledge of the adsorption mechanisms in competitive systems allows a more realistic evaluation of the metals behavior in the soil. The objectives of this work was (i) to evaluate the competitive adsorption of cadmium, copper, nickel and zinc in surface samples (A horizons) of 14 representative soils of the State of São Paulo, Brazil; (ii) to obtain adsorption isotherms in competitive and non-competitive systems, using the Langmuir model in order to simulate the adsorption; (iii) to establish metal affinity sequences for each soil and (iv) to establish relationships between the adsorptive behavior of metals and some soils attributes using simple correlations and multiple regressions analysis. Two grams soil subsamples were set into 50 mL centrifuge tubes, adding 20 mL of 0.01 mol L-1 NaNO3 solution (relation 1:10) at equimolar concentrations (0.017; 0.034; 0.085; 0.17; 0.255; 0.51; 0.85 and 1.275 mmol L-1) of Cu, Ni, Cd and Zn, in the isolated form (non-competitive system) and in set (competitive system). The obtained suspensions were shaked during one hour, centrifuged afterwards (1,100 rpm) through 10 min and filtered. The metals concentrations in solution were determined by atomic absorption spectrophotometry. The adsorbed metal amounts were assumed to be equal to the difference between the initial amount and the metal remaining content at the ending of the reaction period. The Rhodic Eutrudox, Kandiudalf Eutrudalf, Typic Hapludult-2 (clayey-textured), Typic Hapludult (clayeytextured) and Typic Haplaquoll presented the highest metals adsorption capacity, whereas the lowest was observed for Typic Quartzipsamment and for Arenic Hapludult. In general, the competition between metals diminished their maximum adsorption. In the non-competitive system, the most common affinity sequence was Cu > Zn > Ni > Cd, whereas in the competitive system, the most common sequence was Cu > Cd > Zn > Ni. In general, the Langmuir model simulate satisfactorily the adsorption of metals of the studied soils. The soils attributes presenting positive correlation with the maximum adsorption of metals were pH, MnO, CTC and silt. The correlation was negative with the soil sand content. Employing the multiple regression, the maximum adsorption of Zn, Cd and Ni was found to be related with CTC and MnO, while for Cu only the MnO content was related with it maximum adsorption. Such results pointed out the importance of the manganese interactions as a controlling factor related to the behavior of heavy metals in soils from tropical humid areas.

A utilização de efluentes de esgoto tratado (EET) na irrigação, ao invés de realizar a disposição deste subproduto nos cursos d’água tem sido uma alternativa antiga, popular e atrativa, com triplo propósito: tratamento complementar do efluente, fonte de água e de nutrientes ao sistema solo-planta. Entretanto, no Brasil, há falta de tradição na reciclagem de águas residuárias, particularmente, do EET e, conseqüentemente, poucos têm sido as pesquisas relacionadas a este tema. Um experimento foi conduzido em Lins (SP), durante dois anos, com os objetivos principais de (i) testar a possibilidade de uso do efluente secundário de esgoto tratado (ESET) como uma fonte alternativa de água e de nitrogênio ao capim-Tifton 85; (ii) determinar as concentrações de nutrientes e elementos tóxicos em amostras de água potável (AP), ESET, plantas, solo e solução no solo; (iii) verificar o comportamento das argilas dispersas em água. O delineamento experimental foi o de blocos completos casualizados, com quatro repetições. Os cinco tratamentos estudados foram: (i) T1 (controle) - irrigação com AP e adição de 520 kg ha-1 ano-1 de nitrogênio via fertilizante mineral (NFM); (ii) T2, T3, T4 e T5 - irrigação com ESET e adição de 0, 171,6; 343,2 e 520 kg ha-1 ano-1 de NFM, respectivamente. As características da água e do efluente foram monitoradas mensalmente e o rendimento de massa seca (MS) do capim foi determinado bimestralmente. Durante 18 meses, foram realizadas análises para monitoramento das concentrações dos elementos nas plantas (folhas e colmos + bainhas), no solo e na solução no solo (até 100 cm de profundidade). Foi verificado que o ESET pode substituir eficientemente a AP de irrigação em sistema de produção de feno, proporcionando benefícios econômicos e aumento de qualidade do capim. Ainda, o ESET pode atuar como amenizador da acidez do solo. A magnitude de resposta do capim ao ESET, bem como da economia de NFM é dependente da precipitação pluvial e da lâmina de irrigação empregada. A substituição da AP pelo ESET, na irrigação do capim, pode levar à economia de 32,2 a 81,0% na dose de NFM necessária à obtenção de altos rendimentos, sem ocasionar alterações negativas no conteúdo de nutrientes nas plantas e na fertilidade do solo. Por outro lado, se os nutrientes presentes no ESET não forem computados no manejo da fertilização da pastagem, podem ocorrer incrementos no rendimento de MS e no acúmulo de elementos (inclusive de sódio), promovendo aumento de qualidade da forragem sem ocasionar efeitos deletérios no ambiente. As altas concentrações de sódio na AP (utilizada no tratamento controle), bem como no ESET indicam que o sistema solo-pastagem não suportará o elevado aporte deste elemento e pode ser necessário o uso de condicionador de solo. O aporte de nutrientes no sistema associado à manutenção de tensão hídrica adequada ao capim, pode promover mineralização da matéria orgânica do solo, reduzindo os estoques de carbono e nitrogênio. Ao que parece, a irrigação com ESET doméstico não proporcionará, em curto e médio prazo, excesso de boro e de metais pesados no sistema solo-pastagem. / Treated sewage effluent (TSE) utilization for irrigation represents an antique, popular and attractive alternative to the common disposal of effluent to watercourses and includes three main purposes: effluent complementary treatment, water and nutrient source to the soil-plant system. However, because in Brazil no experiences in wastewater recycling exists consequently few scientific studies were carried out despite the importance of the subject. For this study an experiment was conducted for two years in Lins (São Paulo State, Brazil). The main objectives were (i) to test the feasibility of secondary-treated sewage effluent (STSE) utilization as an alternative water and nitrogen source for Tifton 85 Bermudagrass; (ii) to evaluate concentrations of nutrients and toxic elements in potable water (PW), STSE, plant, soil and soil solution samples; (iii) to verify the behavior of dispersed clays in water. A randomized complete block design was used with four replications. Five treatments were applied: (i) T1 (control) - irrigation with PW plus 520 kg ha-1 year-1 nitrogen as mineral fertilizer (NMF); (ii) T2, T3, T4 and T5 - irrigation with STSE plus 0, 171.6, 343.2 and 520 kg ha-1 year-1 of NMF, respectively. Water and effluent characteristics were monthly monitored, and aboveground dry matter (DM) was measured bimonthly. Plant (leaves and culms + sheaths), soil and soil solution (up to 100 cm) were analyzed during 18 months, to monitor elements concentrations over the experimental period. It was verified that STSE can replace efficiently the PW used for irrigation for the production of hay. This replacement can provide economical benefits, enhancement of forage quality, and mitigation of soil acidity. The magnitude of grass productivity as well as of NMF economy is dependent on rain and the used irrigation rates. Considering the complete substitution of PW for irrigation by STSE, the necessary dose of NFM for obtaining high yields could be reduce by 32.2 to 81.0% without negative effects on nutrient contents in the grass and soil fertility. On the other hand, also by non-consideration the effluent nutrients in pasture fertilization management, it may occur increasing dry matter yields and element contents (inclusive sodium), enhancement of forage quality, and, moreover without deleterious environmental effects. Because of high sodium concentrations in PW (control) and the STSE, it is suggested that the pasture-soil system will not tolerate the high sodium input, a future conditioning of the soil will be necessary. The nutrient inputs to the system associated with an adequate soil moisture tension to the grass may increase soil organic matter mineralization followed by decrease of carbon and nitrogen stocks. In short and medium term periods it is assumed that the irrigation with domestic TSE will not negatively influence the soil-pasture system by high concentrations of boron and heavy metals.

Nos últimos anos, o aumento progressivo de áreas cultivadas no sistema plantio direto no Brasil, tem gerado incremento na demanda de informações sobre a variabilidade dos índices de fertilidade do solo utilizados nas recomendações de calagem e adubação. A utilização de adubação fosfatada em linha, pode gerar dois padrões de concentração de fósforo, um na linha e outro na entrelinha, bem como gradiente vertical de fertilidade do solo em sistema de plantio direto, diferenciado do sistema convencional. Deste modo, a amostragem deve ser realizada de modo adequado e representativo à esta situação. O presente trabalho teve por objetivo avaliar diferentes formas de amostragem do solo, em termos de localizações e profundidade e, a disponibilidade de fósforo em função de doses de P2O5 em área total (fosfatagem) e de P2O5 aplicados no sulco, em um solo argiloso na fase de implantação do plantio direto. O trabalho foi desenvolvido em área experimental pertencente a Fundação MS, localizada no município de Maracajú – MS, utilizando como cultura a soja, com preparo inicial no sistema convencional e os sucessivos em sistema de plantio direto. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos ao acaso com parcelas subdivididas em esquema fatorial 3x5, utilizando-se de três doses para fosfatagem (0, 100 e 200 kg ha -1 de P2O5) e cinco doses de P2O5 no sulco de plantio (0, 45, 90, 135 e 180 kg ha -1 de P2O5), com quatro repetições. Nos anos agrícolas de 2000/2001 e 2001/2002, foram realizados coletas de amostras nas linhas de plantio, nas entrelinhas e tipo mistura (linha e entrelinha na proporção de 1:1), nas profundidades de 0–10, 10–20 e 0–20 cm. No ano agrícola de 2001/2002, foi realizada também amostragem em trincheira (de uma entrelinha à outra, com a linha de plantio centralizada na faixa de coleta). O solo foi analisado quimicamente quanto aos teores de fósforo por dois métodos de extração (resina e Mehlich-1), matéria orgânica, potássio, pH, saturação por bases, CTC e soma de bases. Foram também analisados a produção de soja e os teores de fósforo na planta. Verificou-se que amostragem do solo realizadas nas linhas e amostragem do tipo mistura (linhas e entrelinha) apresentaram maiores teores de fósforo no solo, sendo mais eficientes na quantificação dos teores de fósforo no solo em função da aplicação das doses em fosfatagem e no sulco de plantio. Com a aplicação de P2O5 em área total e em sulco de plantio, os teores de fósforo no solo, principalmente nas profundidades de 0-10 cm e 0-20cm, aumentaram de forma linear. Os teores de fósforo no solo, extraídos pela resina trocadora de íons, em amostras coletadas nas linhas de plantio e as tipo mistura, nas profundidades 0-10 e 0-20 cm, apresentaram melhor correlação (positiva e significativa) com os teores de fósforo na planta, obtidos pela técnica da diagnose foliar, e com a produção de grãos de soja, em relação ao método de extração Mehlich-1. / In the latest years the increase in areas cultivated under the no-tillage system in Brazil has generated an increment in the demand for information related to the variability in the soil fertility attributes used as parameters for recommendations of fertilizers and lime. The localized phosphate fertilization, can create two standards of phosphorus concentration, one in the line and another in the space between lines, as well as a vertical gradient of soil fertility, used in the no tillage system, which differs from the tillage system. The soil sampling must be carried out in a representative way to really predict the soil fertility under the no tillage system. The present work had the objective to evaluate different forms of soil sampling, in terms of localization and depth, to correctly predict the phosphorus availability as a function of phosphorus levels applied broadcast and in row, in the implantation of the no-tillage system. The work was developed at the experimental station of Fundação MS, located in the city of Maracajú/MS, using soybean as the testing crop, with initial preparation in the tillage system followed by the no-tillage system. The experimental design was of a split-plot in a factorial 3x5, using three levels of phosphorus applied broadcast (0, 100 and 200 kg ha -1 of P2O5) and 5 levels of phosphorus applied in the row (0, 45, 90, 135 and 180 kg ha -1 of P2O5), with four repetitions. In the agricultural years of 2000/2001 and 2001/2002, samples were collected in row, inter row and the mixture of the two (row and inter row in the ratio of 1:1), in the depths of 0-10, 10-20 and 0-20 cm. In the agricultural year of 2001/2002, samples were also collected from the middle of one row to the other. The phosphorus by two extraction methods, resin and Mehlich-1, organic matter, potassium, pH, base saturation, ECC (exchange cationic capacity) and base sum, were determined in the soil samples. Also the soybean yield and the phosphorus concentration in the plant were determined. It was verified that sampling the soil in the row and by mixing presented higher contents of phosphorus in the soil, being more efficient in the quantification of the content of phosphorus in the soil as a function of the application rates applied broadcast and in row. With the application of phosphorus levels broadcast and in row, the content of phosphorus in the soil, mainly in the depths of 0-10 and 0-20cm, increased in a linear form. The relations between the phosphorus concentration in the soil with phosphorus concentration in the plant or yield of soybean were better with the resin extractor, as compared to the Mehlich 1, and when soil samples were collected from 0-10 and 0-20 cm in the row or by mixing samples from the row and inter row.

O uso de efluente de esgoto tratado (EET) na agricultura apresenta-se como uma alternativa viável por se tratar de uma fonte de umidade e de nutrientes minerais aos sistemas agrícolas, aliado à redução da utilização de água de boa qualidade na irrigação, bem como a diminuição da descarga do EET nos rios, minimizando assim possíveis danos ambientais. Entretanto, deve-se ressaltar a importância do monitoramento contínuo do sistema solo-planta em razão do risco da utilização de águas residuárias, sobretudo aquelas ricas em sódio. Desse modo, esse trabalho teve como objetivo contribuir para o conhecimento dos efeitos da aplicação de EET no sistema solo-cana-de-açúcar, avaliando possíveis alterações químicas do solo e da planta, e a qualidade do caldo. O experimento foi instalado num campo experimental situado em Lins, São Paulo. A adubação mineral de plantio consistiu na aplicação de metade da dose recomendada do adubo nitrogenado, 15 kg ha-1 de N (nitrato de amônio), 120 kg ha-1 de P2O5 (superfosfato simples) e 80 kg ha-1 de K2O (cloreto de potássio). O delineamento experimental foi em blocos completos com parcelas subdivididas no tempo com cinco tratamentos e quatro repetições. Os tratamentos foram: SI, sem irrigação; 100 %, umidade do solo na capacidade de campo; 125, 150 e 200% que corresponderam a 25, 50 e 100% a mais da umidade do solo na capacidade de campo, respectivamente. Foram observados aumentos nas concentrações de sódio (Na) nas folhas, fósforo (P) e cálcio (Ca) no caldo, e potássio (K) no colmo. Para os micronutrientes houve diminuições nas concentrações de manganês (Mn) e zinco (Zn) na folha, no caldo e no colmo, e no caso do ferro (Fe) a diminuição ocorreu no caldo. A irrigação com EET não ocasionou prejuízos a qualidade dos colmos industrializáveis. As maiores produtividades foram observadas nos tratamentos 100 e 150, 247,33 e 232,81 t ha-1, respectivamente. No solo, houve incrementos do pH, das concentrações de P, Na, B e Fe, e um decréscimo nas concentrações de Ca, magnésio (Mg), K e cobre (Cu). Os teores de matéria orgânica (MO) decresceram em todo perfil do solo e, os teores de carbono total (CT) e nitrogênio total (NT) não apresentaram alterações em razão da irrigação com EET. A não utilização da dose completa do adubo nitrogenado não implicou na queda da produtividade da cana-planta. As perspectivas para a irrigação da cana-de-açúcar com EET são promissoras, demandando estudos de longo prazo para confirmação dos resultados até agora obtidos e também para o monitoramento de possíveis prejuízos que possam vir a ocorrer no sistema solo-planta. / The use of treated sewage effluent (TSE) in agriculture is a viable alternative once it is a source of humidity and mineral nutrients to the agricultural systems, allied to the reduction of good quality water consumption for agricultural irrigation, as well as the reduction of the discharge of TSE in the water courses, thus minimizing possible environmental damages. However, it should be standed out the importance of the continuous monitoring of the soil-plant system because of the risks represented by the wastewater use, overall those rich in sodium. In this manner, this work aimed to contribute to the knowledge of TSE application effects in the soil-sugarcane system, evaluating the chemical alterations of the soil and the plant, and also the quality of the soup. The experiment was installed in an experimental area situated at Lins, São Paulo State. The mineral fertilization at planting was half of the recommended nitrogen dose, 15 kg ha-1 of N (ammonium nitrate), and also 120 kg ha-1 of P (single superphosphate) and 80 kg ha-1 of K (potassium chloride). The experimental design was in complete blocks with split plots in time, with five treatments and four replicates. Applied treatments were: SI, without irrigation; 100%, soil humidity at the field capacity; 125, 150 and 200% that corresponded to 25, 50 and 100% more soil humidity than the field capacity, respectively. Increases in the concentrations of sodium (Na) in the leaves, phosphorus (P) and calcium (Ca) in the soup, and potassium in the culms were observed. Considering the micronutrients, reductions on the concentrations of manganese (Mn) and zinc (Zn) in the leaves, culms and soup occurred, while in the case of iron (Fe), observed reductions occurred for the soup. TSE irrigation has not prejudiced the quality of the industrialized culms. The highest yields were observed in the treatments 100 and 150, 247.33 and 232.81 t ha-1, respectively. Increments of the values of pH and concentrations of P, Na, boron (B) and Fe were obtained in the soil, while, in the case of Ca, magnesium (Mg), K and cupper (Cu) concentrations in the soil decreased. The organic matter levels decreased all over the soil profile and, the levels of total carbon (TC) and total nitrogen (TN) were not altered by the irrigation with TSE. The non-use of the mineral N fertilizer complete dose did not imply in the fall of the sugarcane-plant productivity. The perspectives for sugarcane irrigation with wastewater are promising, demanding however long-term studies in order to confirm the results obtained till the present moment, and also to the monitoring of possible damages that may occur in the soil-plant system.

Att man förstår mark- och grundvattenflöde är en förutsättning för förståelsen av ämnestransport genom skogsmark. Ståndortskarteringen har inte möjlighet att mäta grundvattenflödet på sina provytor med t ex totalpotentialmätningar utan behöver en alternativ metod. Syftet med detta arbete var att skapa en multivariat klassificeringsmodell för klassificering av grundvattenförhållandena i en skogssluttning söder om Tärnsjö i norra Uppland. Modellen bygger på principalkomponentanalys av olika kemiska variabler i det fasta organiska materialet i den organiska horisonten. De kemiska variablerna som användes var; pH(H2O), pH(BaCl2), andel C, S och N i det organiska materialet, den procentuella andelen Al3+, H+, Ca2+, Mg2+, K+ och Na+ på utbyteskomplexen, CECeff och andel organiskt material i proven. Principalkomponentanalysen tyder på att (1) inströmningsområdet karaktäriserades av lågt pH, låga Na+-halter och relativt höga K+-halter, (2) det omättade utströmningsområdet karaktäriserades av höga Al3+-halter, och (3) det näst intill mättade utströmningsområdet karaktäriserades av höga Na+-, Ca2+- och Mg2+-halter som gav högre pH-värden samt högre andel av S och N i det organiska materialet. Undersökningen tyder på att grundvattenförhållandena i en barrskogssluttning har stor betydelse för de kemiska egenskaperna hos markens organiska horisont. Informationen man får från markkemiska analyser gör det möjligt att med hjälp av kemiska variabler klassificera graden av in- respektive utströmningsförhållanden. Den multivariata klassificeringsmodell som skapades i denna undersökning ger en riktlinje för hur en generell klassificeringsmodell för indikationer av grundvattenförhållanden kan konstrueras. Den generella klassificeringsmodellen är ett alternativ till t ex totalpotentialmätningar eftersom klassificeringsmodellen varken behöver ske på plats eller mätas i tidsserier. Vidare kan klassificeringsmodellen tillämpas på redan existerande markkemiska analyser. / A thorough understanding of soil water and groundwater flow is necessary to understand the transport of elements in forest soils. The National Forest Soil and Vegetation Survey has no possibilities to determine groundwater flow using total potential measurements in the sampling plots. In the present work an alternative approach using soil chemistry to classify the extent of recharge and discharge conditions in the sampling plots was used. A multivariate model was created to classify groundwater regime in a forested hillslope south of Tärnsjö in the northern part of Uppland, Sweden. The model was based on principal component analysis (PCA) of different variables in solid organic matter in the organic horizon in the soil. The chemical variables used were pH(H2O), pH(BaCl2), total C, N and S in organic matter, the percentage of Al3+, H+, Ca2+, Mg2+, K+, Na+ in the exchange complex, the effective CEC and the percentage of organic matter in the soil samples. PCA indicated that; (1) samples from the recharge area were characterised by low pH, low Na+ and relatively high K+ levels, (2) the unsaturated discharge zone was characterised by high levels of exchangeable Al3+ and (3) the nearly saturated discharge area was characterised by high Na+, Ca2+ and Mg2+ levels, higher pH and higher amounts of N and S in the organic matter. This study indicated that groundwater regime in a forested hillslope is of major importance in determining the chemical status of the organic matter in the organic horizon. It was possible to use information obtained from soil chemical analysis to determine the extent of recharge or discharge at the points where the soil samples were taken. The PCA model used in this work gives guidelines for the construction of a general model for classification of groundwater regimes.

An abundance of waste products from the forestry industry (sawdust and paper pulp) lead to the concept of using them as growing media for high value crops on a field scale. However, management of subsequent weed growth posed a problem as the impact of these novel media on the performance and fate of herbicides was unknown. Three aspects of sawdust and paper pulp waste were examined and compared to two cropping soils, viz. their effect on herbicide behaviour with regard to crop selectivity, weed control efficacy and the environmental fate of selected chemicals. Cropping species such as lettuce and onions were more susceptible to alachlor and chlorpropham in sawdust than in paper pulp. The two cropping soils evaluated (Horotiu sandy loam and Mangateretere silt loam) tended to be intermediate although the former was often close to the sawdust and the latter to the paper pulp in terms of herbicide phytotoxicity to the crop plants. For the less water soluble herbicide pendimethalin, the differences in crop selectivity in the different media were not significant. The effect of the media on the efficacy of weed control was evaluated through plant species with a much lower tolerance to the herbicides evaluated in contrast to the above species. For these plants the efficacy of the herbicides was generally lower in both the sawdust and paper pulp than in the two soils. The effect was more pronounced with the more soluble alachlor, where efficacy was reduced by factors of 5 – 10, compared to pendimethalin where efficacy reduction was by factors of 0 – 3. The two high organic media had contrasting effects on the various environmental behaviour indices evaluated. Herbicide adsorption as quantified by distribution coefficient (Kd) was higher in the two novel media compared to both the Horotiu and Mangateretere soils. However, when the Kd was normalised to organic carbon (Koc), there was less variation amongst the media indicating that organic matter is an important factor in controlling sorption in these media. However, despite the high level of adsorption in the sawdust, herbicides were most prone to leaching in this medium. Conversely the paper pulp tended to be more retentive while the two soils were intermediate. The degradation as quantified by half-lives (t½) of the herbicides was generally slower in the two novel media, probably reflecting the higher sorption in these two media but also due to the lower level of microbial activity in the sawdust and paper pulp. The study shows that herbicide behaviour in these carbon based media differs significantly from that expected from soil organic matter, mainly due to the non-humified nature of the organic matter in the media and its poor biological activity.

Three field sites were chosen to study the environmental assimilative capacity of heavy metals in soil. These sites were the Werribee Farm and the Myome Farm in Australia and Shenyang Zhangshi Irrigation Area in China. The Werribee Farm and the Shenyang Zhangshi Irrigation Area received sewage treatment and application on land for a long time. The Myome farm is an experimental site in which investigations on land application of municipal wastewater on water repellent soils is currently being trailed. Heavy metal contamination, in particular Cr, Cu and Zn, in the Land Filtration soil of Werribee Farm was widespread. More than a century of sewage irrigation has occurred in the Werribee Farm. The temporal distribution pattern of heavy metals (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn) in the soil at this site follow an exponential trend with time and the spatial distribution pattern of accumulation of heavy metals in different paddocks correlates with the number of years of sewage irrigation at that site in the Farm. Extensive sewage irrigation at Shenyang Zhangshi Irrigation Area resulted in significant Cd pollution in soil-plant (rice) system and poses a significant threat to the health of local people. Even after eight years since cessation of sewage irrigation, the bioavailable fractions of Cd in the soil as analyzed by sequential extraction techniques were very high thus illustrating long-term persistence. The simultaneous competitive adsorption of metals in water repellent soils (at Myome Farm in South Australia) was studied. In the competitive situation, Cr, Pb and Cu are the heavy metal cations more strongly adsorbed by the soil, whereas Cd, Ni and Zn are the least adsorbed. The increase in Freundlich adsorption capacity by clay amendment suggested that clayed soils are capable sorption of higher heavy metal loadings compared to the non-clayed water repellent soil, which is more vulnerable to heavy metal inputs. A simple model of environmental assimilative capacity is proposed. The results of comparison of the three field sites shows that the Werribee Farm has a higher environmental assimilative capacity of heavy metals in soil than the soils at Shenyang Zhangshi Irrigation Area and Myome Farm, however heavy metal contamination at Werribee Farm is still a concern. The model of environmental assimilative capacity of heavy metals in soil is an effective tool to assist management of effluent applied land irrigation systems and can be used to better design environmental engineering systems.