A poluição do solo por metais pesados, pela intensificação das atividades industriais, agrícolas e urbanização, é um problema crescente e responsável por sérios impactos ao ambiente. A contaminação causada por metais pesados em solos tratados com resíduos urbanos é avaliada, freqüentemente, pelos teores totais desses elementos no solo. No entanto, para avaliar seus efeitos nas plantas e na cadeia alimentar, é necessário conhecimento das concentrações biodisponíveis. A área onde foi desenvolvido o presente estudo está contaminada por metais oriundos de resíduo disposto no local, que se localiza na zona rural do município de Piracicaba, num Neossolo Litólico em associação com Cambissolo. Uma vez detectada a contaminação, foram aplicadas 10 t ha-1 de calcário dolomítico e realizada aração a 20 cm. Objetivou-se com este trabalho avaliar: i) os teores biodisponíveis de Ba, Cu, Pb, Ni e Zn por meio de dois extratores; ii) a distribuição dos elementos nas frações por meio da extração seqüencial; iii) a especiação de cátions e ânions nas soluções, e iv) emissão de gases do efeito estufa na discriminação de áreas de cana-de-açúcar impactadas ou não pela aplicação de resíduos. As amostras foram coletadas nas camadas de 0 a 0,2 m (que continha mistura de solo + resíduo), 0,2 a 0,4 m (continha somente resíduo) e 0,4 a 0,6 m (somente solo) na área contaminada, numa área próxima, cultivada com cana-de-açúcar e numa área de mata (controle). Os teores totais de metais na área estiveram acima dos valores de intervenção agrícola estabelecidos pela Cetesb, e os teores biodisponíveis extraídos por Mehlich-III foram oito vezes maiores que os extraídos por DTPA. A variação dos valores entre as repetições foi maior quando foi usada a resina trocadora de íons do que quando foram utilizados os extratores Mehlich-I e KCl. A resina extraiu maiores teores dos elementos do que os demais extratores. Nas amostras contendo resíduo, os metais se concentraram, principalmente, nas frações pouco disponíveis (residual, óxidos e carbonatos). O Ba e o Pb predominaram na fração residual, enquanto o Ni foi o metal que se apresentou mais disponível nas amostras das áreas de cana-de-açúcar e de mata. O Cu esteve distribuído, na maior parte, entre as frações residual e ligada aos óxidos, com exceção da amostra contendo resíduo, na qual a fração ligada a carbonatos foi expressiva. Nas amostras de resíduo o Zn esteve, na maior parte, distribuído entre as frações residual e ligada a carbonatos, enquanto nas amostras controle esteve, principalmente, ligado à matéria orgânica e aos óxidos. Os metais apresentaram-se, predominantemente, nas formas hidroxiladas, com exceção do Ba, que esteve como íon Ba2+. Houve efeito da aplicação do resíduo na emissão de gases do efeito estufa, sendo o CH4 o gás que mais contribuiu para esse efeito, seguido pelo CO2. / Soil pollution by heavy metals due the intensification of industrial activities, agriculture and urbanization has promoted serious impacts in the environment. The contamination caused by heavy metals in soil amended with urban waste-residues is often evaluated taking into account the total content of the elements in the soil. However, the knowledge of their bioavailable concentration is required when evaluating their effects in plants and in food chain. This study was carried out in an agricultural area contaminated with heavy metals derived from a residue. The site is located in Piracicaba, São Paulo state, Brazil, and the prevailing soil is Entisol associated with Inceptisol. Once detected the contamination, 10 t ha-1 of a dolomitic lime were applied followed by a mouldboard ploughing (20 cm deep). The objective this study was to evaluate: i) bioavailable concentration of Ba, Cu, Pb, Ni e Zn by using two extractants; ii) the distribution of these elements in soil fractions by means of sequential extraction; iii) speciation of cations and anions in the soil solution, and iv) greenhouse gas emissions. Samples were collected in three depths: 0-0.2m (containing a mixture of soil + residue); 0.2-0.4m (containing residue only); and 0.4-0.6m (containing soil only) in the contaminated area and in two adjacent areas, one of them cultivated with sugarcane, where the residue was not applied, and the other one was a forest area (control). Total metals contents in the contaminated area were higher than the agricultural intervention values established by the Company of Environmental and Sanitation Technology of the State of São Paulo, and the bioavailable contents extracted by Mehlich III were eight-fold higher than those extracted by DTPA. The standard deviation among the replicates was higher when the ionic resin was used than Mehlich-I and KCl extractants. The resin extracted higher amounts of elements than the other extractants. In the samples containing residue, the metals were found, mainly, in the low available fractions (residual, oxides and carbonates). Ba and Pb were predominantly found in the residual fraction, while Ni was more available in the samples from the sugarcane and the forest areas. Cu was distributed between the residual and the oxides fractions, excepting in the sample containing residue, where the carbonate fraction was expressive. Zn contents were distributed in the residue samples between the residual and the carbonate fractions. On the other hand, this element was found mainly on the organic matter and in the oxide fractions of the samples from the control area (forest). All the heavy metals were, predominantly, as hydroxilated species, excepting for Ba, found as Ba2+. The application of the residue affected the emission of greenhouse gas, and CH4 was the gas that has more contributed for this effect, followed by CO2.

A poluição do solo por metais pesados, pela intensificação das atividades industriais, agrícolas e urbanização, é um problema crescente e responsável por sérios impactos ao ambiente. A contaminação causada por metais pesados em solos tratados com resíduos urbanos é avaliada, freqüentemente, pelos teores totais desses elementos no solo. No entanto, para avaliar seus efeitos nas plantas e na cadeia alimentar, é necessário conhecimento das concentrações biodisponíveis. A área onde foi desenvolvido o presente estudo está contaminada por metais oriundos de resíduo disposto no local, que se localiza na zona rural do município de Piracicaba, num Neossolo Litólico em associação com Cambissolo. Uma vez detectada a contaminação, foram aplicadas 10 t ha-1 de calcário dolomítico e realizada aração a 20 cm. Objetivou-se com este trabalho avaliar: i) os teores biodisponíveis de Ba, Cu, Pb, Ni e Zn por meio de dois extratores; ii) a distribuição dos elementos nas frações por meio da extração seqüencial; iii) a especiação de cátions e ânions nas soluções, e iv) emissão de gases do efeito estufa na discriminação de áreas de cana-de-açúcar impactadas ou não pela aplicação de resíduos. As amostras foram coletadas nas camadas de 0 a 0,2 m (que continha mistura de solo + resíduo), 0,2 a 0,4 m (continha somente resíduo) e 0,4 a 0,6 m (somente solo) na área contaminada, numa área próxima, cultivada com cana-de-açúcar e numa área de mata (controle). Os teores totais de metais na área estiveram acima dos valores de intervenção agrícola estabelecidos pela Cetesb, e os teores biodisponíveis extraídos por Mehlich-III foram oito vezes maiores que os extraídos por DTPA. A variação dos valores entre as repetições foi maior quando foi usada a resina trocadora de íons do que quando foram utilizados os extratores Mehlich-I e KCl. A resina extraiu maiores teores dos elementos do que os demais extratores. Nas amostras contendo resíduo, os metais se concentraram, principalmente, nas frações pouco disponíveis (residual, óxidos e carbonatos). O Ba e o Pb predominaram na fração residual, enquanto o Ni foi o metal que se apresentou mais disponível nas amostras das áreas de cana-de-açúcar e de mata. O Cu esteve distribuído, na maior parte, entre as frações residual e ligada aos óxidos, com exceção da amostra contendo resíduo, na qual a fração ligada a carbonatos foi expressiva. Nas amostras de resíduo o Zn esteve, na maior parte, distribuído entre as frações residual e ligada a carbonatos, enquanto nas amostras controle esteve, principalmente, ligado à matéria orgânica e aos óxidos. Os metais apresentaram-se, predominantemente, nas formas hidroxiladas, com exceção do Ba, que esteve como íon Ba2+. Houve efeito da aplicação do resíduo na emissão de gases do efeito estufa, sendo o CH4 o gás que mais contribuiu para esse efeito, seguido pelo CO2. / Soil pollution by heavy metals due the intensification of industrial activities, agriculture and urbanization has promoted serious impacts in the environment. The contamination caused by heavy metals in soil amended with urban waste-residues is often evaluated taking into account the total content of the elements in the soil. However, the knowledge of their bioavailable concentration is required when evaluating their effects in plants and in food chain. This study was carried out in an agricultural area contaminated with heavy metals derived from a residue. The site is located in Piracicaba, São Paulo state, Brazil, and the prevailing soil is Entisol associated with Inceptisol. Once detected the contamination, 10 t ha-1 of a dolomitic lime were applied followed by a mouldboard ploughing (20 cm deep). The objective this study was to evaluate: i) bioavailable concentration of Ba, Cu, Pb, Ni e Zn by using two extractants; ii) the distribution of these elements in soil fractions by means of sequential extraction; iii) speciation of cations and anions in the soil solution, and iv) greenhouse gas emissions. Samples were collected in three depths: 0-0.2m (containing a mixture of soil + residue); 0.2-0.4m (containing residue only); and 0.4-0.6m (containing soil only) in the contaminated area and in two adjacent areas, one of them cultivated with sugarcane, where the residue was not applied, and the other one was a forest area (control). Total metals contents in the contaminated area were higher than the agricultural intervention values established by the Company of Environmental and Sanitation Technology of the State of São Paulo, and the bioavailable contents extracted by Mehlich III were eight-fold higher than those extracted by DTPA. The standard deviation among the replicates was higher when the ionic resin was used than Mehlich-I and KCl extractants. The resin extracted higher amounts of elements than the other extractants. In the samples containing residue, the metals were found, mainly, in the low available fractions (residual, oxides and carbonates). Ba and Pb were predominantly found in the residual fraction, while Ni was more available in the samples from the sugarcane and the forest areas. Cu was distributed between the residual and the oxides fractions, excepting in the sample containing residue, where the carbonate fraction was expressive. Zn contents were distributed in the residue samples between the residual and the carbonate fractions. On the other hand, this element was found mainly on the organic matter and in the oxide fractions of the samples from the control area (forest). All the heavy metals were, predominantly, as hydroxilated species, excepting for Ba, found as Ba2+. The application of the residue affected the emission of greenhouse gas, and CH4 was the gas that has more contributed for this effect, followed by CO2.

O cádmio (Cd) é um elemento potencialmente tóxico para as plantas, animais e homens. O Cd é particularmente perigoso devido à sua mobilidade relativamente alta em solos e transferência para as plantas. Além disso, plantas que crescem em solos contaminados podem acumular Cd nos tecidos comestíveis em grandes quantidades sem qualquer sintoma visível de toxicidade. O Cd tem recebido atenção especial por sua associação com diversos problemas na saúde humana. Devido à crescente preocupação com a ingestão de Cd por alimentos, os riscos de sua entrada na cadeia alimentar precisam ser cuidadosamente considerados. Neste contexto, objetivou-se, com este estudo, avaliar a disponibilidade de Cd no solo, sua transferência e toxicidade para as culturas de alface, arroz e feijão, por meio de experimentos desenvolvidos em Latossolos com atributos contrastantes, contaminados com doses de Cd. Os experimentos foram desenvolvidos em casa de vegetação em PiracicabaSP. Cultivaram-se plantas de alface, arroz e feijão em vasos de 3 dm3 preenchidos amostras de um Latossolo Vermelho Eutrófico e um Latossolo Vermelho-Amarelo Distrófico. Adotou-se o delineamento experimental em blocos ao acaso, em esquema fatorial 5x2, com três repetições. Os tratamentos corresponderam a: 0,0; 0,5; 1,3; 3,0 e 6,0 mg dm-3 de Cd, definidos com base nos valores orientadores de qualidade do solo para Cd estabelecidos pela Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental CETESB, aplicados nos solos na forma de CdCl2.H2O. Os teores de Cd nos solos aumentaram linearmente em função das doses de Cd. Os extratores DTPA, Mehlich-1 e CaCl2 foram eficientes na avaliação dos teores disponíveis de Cd nos solos. O Cd esteve mais associado a frações menos estáveis (trocável e matéria orgânica). O aumento das doses de Cd promoveu diminuição da produção de biomassa e o aumento nos teores e nas quantidades acumuladas desse elemento nas partes vegetais estudadas. Contudo, não foram observados outros sintomas de toxicidade nas plantas. Os teores e acúmulos de P, Cu, Fe, Ni, Mn, Pb e Zn, nas raízes, parte aérea, folhas e grãos, foram diferentemente influenciados pelas doses de Cd. A distribuição de Cd nas partes das plantas variou em função da cultura: alface = folhas > raiz > caule; arroz = raiz > parte aérea > grãos, e feijão = parte aérea > raiz > vagem > grãos. O teor de Cd nos grãos de feijão está abaixo do limite máximo estabelecido para o consumo humano conforme a legislação brasileira. Entretanto, a concentração de Cd nas folhas de alface e nos grãos de arroz ultrapassa tal limite quando o teor de Cd no solo está acima do valor de referência de qualidade proposto pela CETESB. O valor da ingestão diária de Cd pelo consumo de alface e feijão está dentro do valor provisório de ingestão diária tolerável (PTDI) sugerido pela Organização das Nações Unidas para Alimentação e Agricultura FAO/WHO. No entanto, o valor da ingestão diária de Cd pelo consumo de arroz por adultos está acima do PTDI. Consequentemente, o consumo desse alimento poderá trazer riscos à saúde humana. / Cadmium (Cd) is potentially toxic element to plants, animals and humans. Cd is particularly dangerous due to its relatively high mobility in soils and transfer to plants. Moreover, plants growing in contaminated soils can accumulate Cd in edible tissues in large quantities without any visible signs. Cd has received considerable attention in view of its association with a number of human health problems. Due to increasing concern about the intake of Cd in foods, the risks of its potential entry in the food chain need to be carefully considered. The objective of this study was to evaluate the availability of Cd in soil, the uptake by plants and to estimate the daily intake of Cd from lettuce, rice and bean plants grown in Brazilian tropical soils. The experiment was carried out under greenhouse conditions in Piracicaba, state of São Paulo, Brazil. Lettuce, rice and bean plants were cultivated in pots filled with 3 dm3 of two Oxisols (Typic Hapludox and Rhodic Hapludox) using a randomized block design in a factorial scheme (5 x 2) with three replicates. The treatments consisted of: 0.0; 0.5; 1.3; 3.0 and 6.0 mg dm-3 rates of Cd (as CdCl2), based on the guideline established by the Environmental Agency of the State of Sao Paulo CETESB. Considering all the experiments it was found that the external loading of Cd linearly increased the concentration of Cd in both soils. DTPA, Mehlich-1 e CaCl2 were effective in predicting soil Cd availability. The Cd distributions in both soils were strongly associated with exchangeable and organic matter fractions, which are characterized by instable chemical bonds. The application Cd rates decreased the plant biomass. However, the crops did not display any other symptoms of Cd toxicity or of deficiency in other nutrients which might be caused by the presence of Cd in the soil. Loadings of Cd to soil linearly or quadratically increased the concentration and accumulation of Cd in different parts of the plants. The concentration and accumulation of P, Cu, Fe, Ni, Mn, Pb and Zn in the root, shoot, leaves and grain were influenced differentially by Cd treatments. Cadmium distribution in different parts of the plants varied depending on the crop: lettuce = leaves > root > stem, rice = root > shoot > grains, and bean = shoot > root > pod > grain. Cadmium concentration in bean remained below the threshold for human consumption established by Brazilian legislation. However, lettuce and rice Cd concentration in edible parts exceeded the acceptable limit when the soil Cd concentration is above the quality reference value proposed by CETESB. Daily intakes of Cd from lettuce and bean plants grown in both Oxisols are within the provisional tolerable daily intake (PTDI) of Cd determined by the Food and Agriculture Organization of the United Nations FAO/WHO. However, the daily intake of Cd from rice for adults is above the PTDI. Consequently, the consumption of this food can pose risks to human health.

A área cultivada sob sistemas conservacionistas aumentou no Brasil nos últimos anos. Paralelamente, ocorreu incremento na demanda de conhecimento a respeito da variabilidade dos índices de fertilidade do solo utilizados nas recomendações de adubação e calagem. Esse assunto vem preocupando técnicos e pesquisadores envolvidos nas redes regionais de laboratórios de análises de solo e comissões de fertilidade do solo encarregadas da elaboração das recomendações de adubação. O acúmulo de matéria orgânica (MO) no solo pode afetar a eficiência dos extratores químicos por causar alterações físico-químicas, como reações de troca iônica, reações com minerais do solo, liberação de ânions orgânicos, complexação de cátions metálicos, reações de oxirredução, entre outros. Objetivou-se com essa tese: (i) determinar os teores disponíveis de Ca, Mg e K e a relação Ca:Mg:K no solo, bem como correlação entre extratores e determinação das concentrações desses elementos na planta de soja em solos sob semeadura direta (SSD) que recebeu doses de calcário e de gesso; (ii) avaliar extratores para Cu, Fe, Mn e Zn em solo tratado com lodo de esgoto por treze anos e cultivado com milho; (iii) comparar métodos de abertura de amostra de solo para determinação de Cu, Fe, Mn e Zn em solo tratado com lodo de esgoto por treze anos e em solo tratado uma única vez com lodo de esgoto e composto de lodo; (iv) avaliar a qualidade e grau de humificação da matéria orgânica em solos com aporte de material orgânico sob manejos distintos. Partiu-se das hipóteses: (i) o maior teor de MO do solo oriundo do sistema conservacionista e as doses de calcário e gesso promoverão superestimativa da concentração dos nutrientes extraídos pela resina; (ii) a maior quantidade de compostos orgânicos oriundos da aplicação de lodo de esgoto por longo período de tempo diminuirá o poder de extração das soluções complexantes; (iii) o maior teor de matéria orgânica do solo dificultará a abertura da amostra, sendo mais eficiente a mistura de HNO3 e HCl; e (iv) as áreas de plantio direto serão separadas das áreas tratadas com lodo de esgoto pelos compostos orgânicos e o grau de humificação da MO será mais elevado nas áreas de SSD. Houve correlação significativa entre os extratores para Ca, Mg e K, mas não entre teores no solo e a concentração na planta, e não houve efeito da aplicação de calcário e gesso nas concentrações desses elementos na soja. No experimento de solo tratado por treze anos com lodo de esgoto foi observada correlação significativa entre os teores no solo e o acumulado na planta somente para Mn e Zn. As soluções ácidas extraíram maiores quantidades dos micronutrientes. No geral, os teores extraídos pela água régia aproximaram-se dos teores totais no solo, sendo observado efeito da aplicação de resíduo somente para Cu e Zn no experimento de longa duração. O fracionamento físico da MO foi mais eficiente para distinguir os manejos a que os solos foram submetidos. As áreas apresentaram similaridade em relação aos compostos orgânicos predominantes determinados por ressonância magnética nuclear. / An increase in the amount of Brazilian agricultural areas managed under no-till farming systems has been observed in recent years. In the same period has seen increasing demand for information on the variability in the soil fertility indices on which liming and fertilization recommendations are based. This variation is of concern to technicians and researchers working in regional networks of soil analysis laboratories, and to the agencies responsible for establishing recommendations for fertilizing soils. The accumulation of organic matter (OM) in soils may affect the efficiency of chemical extractants by causing physical and chemical alterations to soils, including ion-exchange reactions, reactions with soil minerals, liberation of organic anions, complexation of metallic cations, and oxi-redox reactions. This thesis aimed: (i) to determine the bioavailable concentrations of Ca, Mg, and K and the Ca:Mg:K relationship in soils, as well as the relationship between extractants and element concentrations in soybean plants grown in a no-till system amended with lime and gypsum; (ii) to evaluate the efficiency of extractants for Cu, Fe, Mn, and Zn in soils amended with sewage sludge over 13 years and cultivation with maize; (iii) to compare methods of digesting soil samples to quantify Cu, Fe, Mn, and Zn in soils amended with sewage sludge over 13 years and in soils amended with sewage sludge and composted sludge on a single application; and (iv) to assess the quality and degree of humification of OM in soils amended with OM under different management practices. Among the hypotheses tested were: (i) that higher OM concentrations in no-till system soils and amendment with lime and gypsum would lead to an overestimate in the nutrient concentrations extracted by resin; (ii) that the large amounts of organic compounds contributed by amendment with sewage sludge over a long time period would diminish the extraction strength of complexing solutions; (iii) that higher concentrations of soil OM would hamper digestion of the soil samples, making a mixture of HNO3 and HCl the most efficient; and (iv) that no-till areas would be distinguishable from areas amended with sewage sludge by organic compounds, with the degree of humification of OM higher in no-till areas. There was a significant correlation between extractants for Ca, Mg, and K, but no correlation between elemental concentrations in soils and concentrations in soybean plants; amendment with lime and gypsum had no effect on the concentrations of these elements in soybean. In the experiment involving soil amended for 13 years with sewage sludge there was only a significant correlation between Mn and Zn concentrations in soils and those in plants. Acidic solutions extracted larger quantities of micronutrients. In general, concentrations extracted by aqua regia were close to total soil concentrations, and an effect of amendment with sludge was only observed for Cu and Zn in the long-term experiment. The physical fractionation of OM was the most efficient method for correlating with the management systems. The predominant organic compounds as determined by nuclear magnetic resonance were similar across the study areas.

A área cultivada sob sistemas conservacionistas aumentou no Brasil nos últimos anos. Paralelamente, ocorreu incremento na demanda de conhecimento a respeito da variabilidade dos índices de fertilidade do solo utilizados nas recomendações de adubação e calagem. Esse assunto vem preocupando técnicos e pesquisadores envolvidos nas redes regionais de laboratórios de análises de solo e comissões de fertilidade do solo encarregadas da elaboração das recomendações de adubação. O acúmulo de matéria orgânica (MO) no solo pode afetar a eficiência dos extratores químicos por causar alterações físico-químicas, como reações de troca iônica, reações com minerais do solo, liberação de ânions orgânicos, complexação de cátions metálicos, reações de oxirredução, entre outros. Objetivou-se com essa tese: (i) determinar os teores disponíveis de Ca, Mg e K e a relação Ca:Mg:K no solo, bem como correlação entre extratores e determinação das concentrações desses elementos na planta de soja em solos sob semeadura direta (SSD) que recebeu doses de calcário e de gesso; (ii) avaliar extratores para Cu, Fe, Mn e Zn em solo tratado com lodo de esgoto por treze anos e cultivado com milho; (iii) comparar métodos de abertura de amostra de solo para determinação de Cu, Fe, Mn e Zn em solo tratado com lodo de esgoto por treze anos e em solo tratado uma única vez com lodo de esgoto e composto de lodo; (iv) avaliar a qualidade e grau de humificação da matéria orgânica em solos com aporte de material orgânico sob manejos distintos. Partiu-se das hipóteses: (i) o maior teor de MO do solo oriundo do sistema conservacionista e as doses de calcário e gesso promoverão superestimativa da concentração dos nutrientes extraídos pela resina; (ii) a maior quantidade de compostos orgânicos oriundos da aplicação de lodo de esgoto por longo período de tempo diminuirá o poder de extração das soluções complexantes; (iii) o maior teor de matéria orgânica do solo dificultará a abertura da amostra, sendo mais eficiente a mistura de HNO3 e HCl; e (iv) as áreas de plantio direto serão separadas das áreas tratadas com lodo de esgoto pelos compostos orgânicos e o grau de humificação da MO será mais elevado nas áreas de SSD. Houve correlação significativa entre os extratores para Ca, Mg e K, mas não entre teores no solo e a concentração na planta, e não houve efeito da aplicação de calcário e gesso nas concentrações desses elementos na soja. No experimento de solo tratado por treze anos com lodo de esgoto foi observada correlação significativa entre os teores no solo e o acumulado na planta somente para Mn e Zn. As soluções ácidas extraíram maiores quantidades dos micronutrientes. No geral, os teores extraídos pela água régia aproximaram-se dos teores totais no solo, sendo observado efeito da aplicação de resíduo somente para Cu e Zn no experimento de longa duração. O fracionamento físico da MO foi mais eficiente para distinguir os manejos a que os solos foram submetidos. As áreas apresentaram similaridade em relação aos compostos orgânicos predominantes determinados por ressonância magnética nuclear. / An increase in the amount of Brazilian agricultural areas managed under no-till farming systems has been observed in recent years. In the same period has seen increasing demand for information on the variability in the soil fertility indices on which liming and fertilization recommendations are based. This variation is of concern to technicians and researchers working in regional networks of soil analysis laboratories, and to the agencies responsible for establishing recommendations for fertilizing soils. The accumulation of organic matter (OM) in soils may affect the efficiency of chemical extractants by causing physical and chemical alterations to soils, including ion-exchange reactions, reactions with soil minerals, liberation of organic anions, complexation of metallic cations, and oxi-redox reactions. This thesis aimed: (i) to determine the bioavailable concentrations of Ca, Mg, and K and the Ca:Mg:K relationship in soils, as well as the relationship between extractants and element concentrations in soybean plants grown in a no-till system amended with lime and gypsum; (ii) to evaluate the efficiency of extractants for Cu, Fe, Mn, and Zn in soils amended with sewage sludge over 13 years and cultivation with maize; (iii) to compare methods of digesting soil samples to quantify Cu, Fe, Mn, and Zn in soils amended with sewage sludge over 13 years and in soils amended with sewage sludge and composted sludge on a single application; and (iv) to assess the quality and degree of humification of OM in soils amended with OM under different management practices. Among the hypotheses tested were: (i) that higher OM concentrations in no-till system soils and amendment with lime and gypsum would lead to an overestimate in the nutrient concentrations extracted by resin; (ii) that the large amounts of organic compounds contributed by amendment with sewage sludge over a long time period would diminish the extraction strength of complexing solutions; (iii) that higher concentrations of soil OM would hamper digestion of the soil samples, making a mixture of HNO3 and HCl the most efficient; and (iv) that no-till areas would be distinguishable from areas amended with sewage sludge by organic compounds, with the degree of humification of OM higher in no-till areas. There was a significant correlation between extractants for Ca, Mg, and K, but no correlation between elemental concentrations in soils and concentrations in soybean plants; amendment with lime and gypsum had no effect on the concentrations of these elements in soybean. In the experiment involving soil amended for 13 years with sewage sludge there was only a significant correlation between Mn and Zn concentrations in soils and those in plants. Acidic solutions extracted larger quantities of micronutrients. In general, concentrations extracted by aqua regia were close to total soil concentrations, and an effect of amendment with sludge was only observed for Cu and Zn in the long-term experiment. The physical fractionation of OM was the most efficient method for correlating with the management systems. The predominant organic compounds as determined by nuclear magnetic resonance were similar across the study areas.

Resumo: Para conhecer o potencial de plantas de cobertura no fornecimento de nitrogênio para o milho, em sistema de plantio direto, foi avaliado o N potencialmente mineralizável (N0) do solo por meio de ensaio de incubação aeróbia de longa duração e o N disponível por meio dos extratores químicos KCl a quente, Dakota do Sul modificado e tampão fosfato borato a pH 11,2. Foram utilizadas amostras de solo de experimento a campo, instalado em área de Latossolo Vermelho argiloso e conduzido em delineamento em blocos casualizados, com cinco tratamentos: testemunha com vegetação espontânea, sorgo, milheto, mucuna-preta e feijão-de-porco, e cinco repetições. A coleta de solo nas parcelas foi feita após a dessecação das plantas de cobertura e antes do cultivo de milho, nos anos agrícolas de 2007/2008 e 2008/2009. O solo coletado, representativo da profundidade de 0 a 10 cm, foi utilizado no ensaio de incubação aeróbia, em experimento em vasos, com milho, e para as análises químicas. A eficiência dos extratores foi avaliada por meio de testes de correlação, empregando como variáveis de referência o N0 e o N mineralizado acumulado por 30 semanas, obtidos no ensaio de incubação aeróbia, e a produção de matéria seca e o N acumulado na parte aérea do milho, obtidos no experimento em vasos. As plantas de cobertura não diferem entre si quanto ao potencial de fornecimento de N para o milho. O método do KCl a quente é capaz de predizer a mineralização de N, porém os métodos químicos avaliados para predizer o N disponível não são eficientes / Abstract: Aiming to determine the potential of cover crops to supply nitrogen for corn in no-tillage system, it was evaluated the soil potentially mineralizable N (N0) by long-term aerobic incubation and available N by chemical extractants (hot KCl, modified South Dakota and pH 11.2 phosphate-borate buffer). Soil samples were collected from a field experiment, installed in an Udox and carried out in a randomized block design with five treatments (control with spontaneous vegetation, Sorghum bicolor, Pennicetum glaucum, Mucuna aterrima and Canavalia ensiformis) and five replications. Plots soil sampling was made after the cover crops desiccation and before growing the corn in the agricultural seasons of 2007/2008 and 2008/2009. Soil samples collected from 0 to10 cm depth were used for long-term aerobic incubation, pots experiment with corn, and for soil chemical analysis. Extractants efficiency was evaluated by correlation tests, using as reference the N0 and the mineralized accumulated N over 30 weeks obtained from long-term aerobic incubation, dry matter production and N accumulated in maize shoots, obtained from pots experiment. Cover crops do not differ in their potential to supply nitrogen for corn. Hot KCl is able to predict the N mineralization but the chemical methods evaluated to predict the available nitrogen are not efficients / Orientador: Manoel Evaristo Ferreira / Coorientador: Mara Cristina Pessôa da Cruz / Banca: André César Vitti / Banca: José Frederico Centurion / Mestre

Made available in DSpace on 2017-07-25T19:29:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Shivelly Los Galetto.pdf: 1282228 bytes, checksum: 7b526c0d4cf80dfb8b2da93aafdd7187 (MD5) Previous issue date: 2013-02-20 / Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná / Crop-livestock integration (CLI) is a practice that, when properly managed and associated with no-tillage (NT), has been improving a soil quality. However, most of soils in Brazil have a low level of phosphorus (P). Thus, the development of strategies to increase phosphorus use efficiency has been crucial for sustainable agribusiness in an agronomic and economic viewpoint. The objectives of this study were to evaluate the accumulation of P and yields of corn, soybean, black oat and ryegrass fertilized with sources and levels of P2O5 in CLI under NT and to evaluate the bioavailability of P for maize, extracted by the methods Melich-1 (M1), ion exchange resin (IER) and modified Morgan (MM), after 36 months of experimentation. The experiment was established in April 2009, in the municipality of Castro-PR in a Dystric Cambisol and the experimental design was an incomplete factorial (3x3+1), with four replications. The treatments consisted in surface (total area) application of levels (0, 60, 120 and 180 kg ha-1 yr-1 P2O5) during sowing of winter forage (black oat or annual ryegrass) in the form of triple superphosphate (TSP), reactive rock phosphate (RRP) and magnesium termophosphate (MTP). The dry matter yields for black oat (2009 and 2011) and ryegrass (2010), grain yield for maize (2009/10 and 2011/12) and soybean (2010/11), and P accumulation were evaluated in these crops. In 36 months of study, soil samples were collected from the layers 0-5, 5-10, 10-15 and 15-20 cm, to determine the concentrations of available P by different methods extractants (M1, IER and MM) and to assess the availability of P for maize (2011/12). The use of TSP, during sowing of black oat occasioned the highest yield of dry matter (DM) and P accumulation in DM (P-DM) in this crop. However, for the maize crop, the treatments did not affect grain yield (GY) and P accumulation in plant (P-Ac) at the first year of use. The treatments did not affect the yield of DM annual ryegrass and GY of soybean, in the second year of assessment. However, there was a greater accumulation of P-DM in the annual ryegrass, when applying MTP. For soybeans, the P-Ac was higher in the treatments with early application of TSP and MTP. The application of MTP during sowing of black oat occasioned the highest yield of DM and P-DM in this crop. The GY and P-Ac were higher in maize, occasioned by the use TFM, in the third year of study. Concentrations of available P in soil after 36 months of study, had variations according to each extractor. The ion exchange resin extracted greater amounts of P, followed by the extractor M1 and MM. In the treatments that received application of TSP, the M1 and IER extractants has obtained similar efficiency when correlated with the maize’s attributes (DMY, GY, P-DM and P-Ex). IER was the most efficient extractor which correlated with the P-DM and P-Ex when were applied sources insoluble in water (RRP and MTP). The MM extractor was ineffective to predicting the bioavailability of P for the maize grown in a soil with high content of clay and Fe and Al oxides, which received the application of rates and sources of P in a CLI system under NT. / A integração lavoura-pecuária (ILP) tem sido uma prática que, quando bem manejada e associada ao sistema plantio direto (PD), aumenta a qualidade do solo. Todavia, a maioria dos solos brasileiros apresenta baixa fertilidade natural de fósforo (P). Desta forma, o desenvolvimento de estratégias que aumentem a eficiência de uso de fertilizantes fosfatados possibilita um agronegócio mais sustentável do ponto de vista agronômico e econômico. Os objetivos desse estudo foram avaliar o acúmulo de P e o rendimento das culturas de milho, soja, aveia preta e azevém anual adubados com fontes e doses de P2O5 na ILP em PD. Ainda, avaliar a biodisponibilidade de P para a cultura do milho, extraído pelos métodos de Melich-1 (M1), Resina trocadora de íons (RTI) e Morgan modificado (MM), após 36 meses de experimentação. O experimento foi instalado em abril/2009, no município de Castro-PR em um Cambissolo Háplico textura muito argilosa. Foi empregado delineamento em blocos ao acaso em esquema fatorial incompleto (3x3+1) com quatro repetições. Os tratamentos consistiram na aplicação superficial (em área total) de doses (0, 60, 120 e 180 kg ha-1 ano-1 de P2O5) por ocasião da semeadura da forrageira de inverno (aveia preta ou azevém anual), nas formas de superfosfato triplo (SFT), fosfato natural reativo (FNR) e termofosfato magnesiano (TFM). Foram avaliados os rendimentos de massa seca da aveia preta (2009 e 2011) e azevém anual (2010), de grãos de milho (2009/10 e 2011/12) e soja (2010/11), e o acúmulo de P nessas culturas. Aos 36 meses de estudo, foram coletadas amostras de solo das camadas de 0-5, 5-10, 10-15 e 15-20 cm, para determinação das concentrações de P disponível pelos diferentes métodos extratores (M1, RTI e MM) e, para avaliação da disponibilidade de P para a cultura do milho (2011/12). O uso de SFT, por ocasião da semeadura da aveia preta proporcionou maior rendimento de massa seca total (MST) e acúmulo de P na MST (P-MST) nesta cultura. No entanto, para a cultura do milho, os tratamentos não influenciaram o rendimento de grãos (RG) e acúmulo de P na parte área (P-Ac), no primeiro ano de uso. Os tratamentos não influenciaram o rendimento de MST do azevém anual e o RG de soja no segundo ano de avaliação. Porém, houve maior acúmulo de P-MST do azevém anual mediante aplicação de TFM e, para a soja, o P-Ac foi maior nos tratamentos com aplicação antecipada de SFT e TFM. A aplicação de TFM por ocasião da semeadura da aveia preta proporcionou maior rendimento de MST e P-MST nesta cultura, e também, maior RG e P-Ac no milho, no terceiro ano de estudo. A RTI extraiu maiores quantidades de P disponível, seguida do extrator de M1 e do MM. Nos tratamentos que receberam aplicação de SFT, os extratores de M1 e RTI obtiveram eficiência semelhante quando correlacionados com os atributos de RMS, RG, P-MS e P-Ex do milho. Para as fontes insolúveis em água (FNR e TFM), o P extraído pela RTI melhor se correlacionou com o P-MS e o P-Ex. A solução de MM foi ineficiente para prever a biodisponibilidade de P para o milho, cultivado em solo com alto teor de argila e óxidos de ferro e alumínio, que recebeu a aplicação de doses e fontes de P, em um sistema de ILP em PD.