1,721,092 research outputs found
Organic matter in soils with humic and histic horizons under rain forest: stabilization mechanisms and paleoenvironmental tracer
No full textSolos com horizontes húmicos e hísticos de ecossistemas tropicais e subtropicais de altitude desempenham importante função no estoque do C atmosférico, na regulação climática e dos fluxos hidrológicos, na retenção de água no solo e na atuação enquanto filtro ambiental. Além disso, esses solos que acumulam naturalmente C funcionam como arquivos da história natural, pois sua gênese está diretamente ligada às condições ambientais vigentes durante o processo de sua formação. O presente estudo teve como objetivo investigar a origem, composição e estabilidade da MOS e o efeito da matéria orgânica (MOS) sobre a estabilidade de agregados em perfis de solo com horizontes húmicos e hísticos sob floresta de Araucária. Amostras indeformadas foram coletadas em diferentes profundidades em uma topossequência sob Floresta Ombrófila mista na bacia sedimentar de Curitiba / PR - área de proteção ambiental do Iraí. Os solos foram classificados como Latossolo Bruno Alumínico rúbrico, Gleissolo Melânico Ta Distrófico organossólico e Organossolo Háplico Sáprico típico. Em cada perfil também foram coletadas amostras de serapilheira. No Estudo 1 nós determinamos os estoques de C e N, a estabilidade desses estoques por ensaios de mineralização de C e monitoramos a alteração da composição química da MOS antes e depois da incubação. Os resultados mostraram que o enriquecimento de C na topossequência cresceu do topo da vertente para a planície aluvial e que as diferenças observadas no teor e na composição química da MOS foram definidas pelo regime hídrico do solo. Aproximadamente 70% do estoque de C encontra-se armazenado em horizontes sub-superficiais, sendo a estabilidade desses estoques maior quando comparada à superfície. Em condições anóxicas os açúcares são relativamente mais degradados, havendo enriquecimento relativo de compostos aromáticos e alifáticos. No Estudo 2 nós investigamos a influência da composição química da MOS na estabilidade de agregados dos perfis, avaliada pela dispersão por ultrassom. Os resultados mostraram que os compostos alifáticos e estruturas do tipo carboidrato foram relevantes para a estabilidade dos agregados. No solo mais intemperizado, as interações organo-minerais entre os grupos C-O-alquil e a superfície dos argilas foi o mecanismo mais importante na agregação, ao passo que no gleissolo e no organossolo o mecanismo predominante foi a proteção hidrofóbica conferida pela autoassociação das zonas hidrofóbicas da MOS, envolvendo principalmente os grupos alifáticos da estrutura. No Estudo 3 nós utilizamos a MOS como um traçador de paleo-mudanças ambientais, com objetivo de identificar alterações vegetacionais em função de mudanças climáticas. Os resultados mostraram que no topo da vertente a ciclagem da MOS foi mais intensa, havendo maior contribuição da floresta (vegetação C3) para a composição da MOS. Entretanto, nas posições mais baixas da paisagem, a composição da MOS é derivada principalmente de vegetação C4 (campo), que teria predominado no passado. Esses resultados corroboram a mudança de um clima seco para um clima mais úmido na região, que teria ocorrido durante o Holoceno.Soils with humic and histic horizons of tropical and subtropical ecosystems of altitude play an important role in stock of atmospheric C, climate regulation, water retention and environmental filter. Furthermore, these C-rich soils are archives of natural history, because their genesis is directly linked to environmental conditions during the process of their formation. This study aimed to investigate the origin, composition and stability of organic matter (SOM) and the effect of SOM composition on aggregate stability in soil profiles with humic and histic horizons under Araucaria forest. Undisturbed samples were collected from different depths in a toposequence under rain forest in the sedimentary basin of Curitiba, Brazil, located in the environmental protected area of Iraí. The soils were classified as Oxisol, Gleysol and Histosol. In each profile we collected different litter fractions. In the first study we determined the C and N stocks, the stability of these stocks by C mineralization experiment and we monitored the changes in the SOM chemical composition before and after incubation. The results showed that the C content increased from the top to the flood plain and that the differences in content and SOM chemical composition were defined by soil water regime. Approximately 70% of C stock is stored in subsurface horizons, with greater stability of these stocks when it is compared to the surface horizon. In anoxic conditions sugars are relatively more degraded, with greater relative enrichment of aromatic and aliphatic compounds. In the second study we investigated the influence of the SOM chemical composition on aggregate stability measured by ultrasound energy application. The results showed that aliphatic compounds and the carbohydrate structures are important for the structural stability. In the oxisol the organo-mineral interactions between the CO-alkyl groups and the clays surface was the most important mechanism of aggregation, while in the gleysol and in the histosol the predominant mechanism iwas the hydrophobic protection by the self-association of the hydrophobic zones of SOM, involving the aliphatic structures. In the third study we use the SOM as a paleoenvironmental tracer to try to identify the vegetation changes due to climate change in the past. The results showed thatin the top the SOM turnover was more effective, eith higher contribution of the forest (C3 vegetation) to the SOM composition. However, at the lower landscape positions, the SOM composition is mainly derived from the C4 vegetation (grassland) ) that would have prevailed in the past. Our results support the change of a dry to a more humid climate in that region, occurred during the Holocene
Matéria orgânica em Neossolo Quartzarênico sob diferentes manejos dos resíduos de colheita do eucalipto
Get PDFO cultivo de eucalipto geralmente ocorre em solos de baixa fertilidade, tais como os arenosos. Nestas áreas, a remoção dos resíduos da colheita pode causar a redução da matéria orgânica do solo (MOS), sendo um ponto crítico para a manutenção de sua qualidade. O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos do manejo dos resíduos da colheita do eucalipto nos teores, na composição e nas frações químicas da MOS. O experimento foi realizado em um Neossolo Quatzarênico, sob cultivo de eucalipto nos últimos 30 anos (3 - 4 ciclos), em clima subtropical úmido. Três manejos foram avaliados, em blocos completos ao acaso, com quatro repetições: a manutenção total (MT), a manutenção parcial (MP) e a remoção total (RT) dos resíduos da colheita. Após seis anos do manejo dos resíduos, o solo foi amostrado em seis camadas até um metro de profundidade. Foram determinados os teores de carbono e nitrogênio. As substâncias húmicas (SH) foram fracionadas, quantificadas e sua composição química determinada por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Em virtude da baixa concentração de MOS, foi proposta adequação metodológica empregando-se apenas a fração de solo com granulometria inferior à 250 μm para o fracionamento das SH. Também foram determinados a capacidade de troca de cátions (CTC), a assinatura isotópica (δ13C) da MOS e o perfil cromatográfico dos n-alcanos. Para o solo arenoso com baixo teor de material orgânico, a utilização da fração do solo menor que 250 μm no fracionamento das SH demonstrou ser mais adequada que o uso da terra fina seca ao ar. Nas condições avaliadas, a remoção dos resíduos da colheita do eucalipto não alterou significativamente o teor de MOS, após um ciclo de manejo. A manutenção dos resíduos favoreceu o predomínio das formas mais protegidas da MOS, extraídas nas frações ácido húmico e humina das SH, enquanto a nova serrapilheira contribuiu para formas mais funcionalizadas, extraídas em H2O, HCl e fração de ácido fúlvico. Esta serrapilheira foi o principal componente da CTC, que respondeu linearmente ao incremento da MOS. A assinatura isotópica do C (δ13C) e o perfil de distribuição dos n-alcanos, demonstraram que a contribuição de material orgânico herdado diretamente da vegetação, através dos resíduos, se deu até um metro de profundidade; sendo que a contribuição da nova serrapilheira ocorreu até os 20 cm. A contribuição dos produtos microbianos para a fração lipídica da MOS foi maior em profundidade. Embora não haja diferença significativa entre os manejos de resíduos adotados, existe clara tendência de redução dos teores de MOS com a remoção dos resíduos da colheita. Desta forma, há expectativa de que, ao longo de dois ou mais ciclos de remoção de resíduos da colheita, esta redução se torne significativa.Eucalyptus is usually cultivated in soils of poor fertility like sandy soils. In these areas, harvest residue removal can reduce soil organic matter (SOM) content, being a critical point for soil conservation. The aim of this work was to evaluate the effect of eucalyptus harvest residue management on SOM content, chemical composition and chemical fractions. The experiment was conducted in a Quartzipsamment soil used for silviculture in the last 30 years (3 - 4 cycles), under humid subtropical climate. Three treatments were tested in randomized complete block design, with four replicated blocks: total maintenance (TM), partial maintenance (PM) and total removal (TR) of eucalyptus harvest residues. Six years after the new plantation, soil was sampled in six layers (from 0 to 1 m depth). Carbon and nitrogen content were determined by elemental analysis. Humic substances (HS) were fractionated, quantified and their chemical composition was determined by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). Due to the low SOM content was necessary to adapt the methodology by only using the soil fraction with particle size less than 250 μm on HS fractionation. SOM isotopic signature (δ13C), cation exchange capacity (CEC) and n-alkanes profile were also determined. The use of the soil fraction with particle size less than 250 μm was suitable for the fractionation of HS in this sandy soil with low SOM content. Under the conditions of this study, harvest residue removal didn’t significantly affect SOM content after one management cycle. The maintenance of the residues favored the predominance of the most protected forms of SOM, extracted in the humin and humic acid fractions of HS, while the new litter contributed to more functionalized forms, extracted in H2O, HCl and fulvic acid fraction. This litter was the main component of CTC, which responded linearly to the increase in SOM. Carbon isotopic signature (δ13C) and n-alkanes profile distribution showed that the contribution of organic material inherited directly from the vegetation through the residues was present up to one meter deep. The contribution of the new litter occurred up to 20 cm. The contribution of microbial products to the lipid fraction of SOM was greater in deeper layers. Although there is no significant difference among the management strategies adopted, there is a clear tendency to reduce SOM content with harvest residue removal. Thus, it is expected that over two or more harvest residue removal cycles this reduction will become significant
Content and chemical composition of organic matter in acrisol in different management systems in the Southwest region of the brazilian Amazonon
No full textResultados sobre efeitos do plantio direto (PD) na matéria orgânica do solo (MOS) no Estado do Acre são escassos e, portanto, a investigação do impacto do PD na composição e teor deda MOS é essencial. Nesse contexto, o objetivo principal deste trabalho foi avaliar o impacto do sistema de preparo e planta de cobertura e manejo de adubação no teor e composição química da MOS em solo de textura arenosa sob clima tropical úmido do sudoeste da Amazônia Ocidental após 10 anos. O experimento foi realizado em um Argissolo Amarelo distrófico, em Mâncio Lima, Acre. O delineamento experimental foi o de blocos ao acaso dispostos em parcelas subdivididas com três repetições. Nas parcelas principais foram alocados os sistemas de preparo PD e plantio convencional (PC), e nas subparcelas foram dispostos os sistemas manejo de culturas e adubação: testemunha (T), leguminosa+gramínea como plantas de cobertura (LG), e LG com adubação de P e calagem (LGPC). Em amostras coletadas até 1 m foram determinados os atributos químicos e granulométricos. Sendo desenvolvidos dois estudos para alcançar os objetivos. No estudo I, foram determinados os teores de C (CCS) e de N (NCS) por combustão seca e a assinatura isotópica δ13C e δ15N. Os resultados obtidos indicam que após 10 anos, o sistema de preparo PD com planta de cobertura e calagem do solo não alterou os teores de Ccs e de Ncs. Possivelmente as condições climáticas locais (elevadas temperaturas e precipitações) conduzem à rápida mineralização do resíduo das culturas, não havendo contribuição relevante dos mesmos para a MOS. O sistema de preparo do solo não afetou a composição isotópica da MOS, devido provavelmente à rápida ciclagem dos resíduos vegetais nesse ambiente. Porém, independente do manejo, o tratamento LGPC apresentou um enriquecimento em 13C em profundidade sugerindo mineralização da MOS endógena e entrada de material oriundo de gramíneas e milho (plantas C4). No estudo II a composição química da MOS foi investigada por espectroscopia de FTIR e de RMN de 13C RMN CP/MAS é o perfil de n-alcanos foi determinado por GC-MS. A composição química da MOS apresentou em média 26 a 36 % de C alquil, 34 a 41 % de C O-alquil, 18 a 24% de C aromático e 11 a 14 % de C carboxílico. As condições climáticas da região e a pouco expressiva interação organo-mineral, levam à elevada taxa de decomposição dos resíduos e enriquecimento de estruturas recalcitrantes. Essa suposição é corroborada pela predominância de lipídios de cadeia curta (CMC≤C21) de origem microbiana e pelo relativamente elevado grau de degradação dos lipídios herdados de plantas (1,8 ≤ IPCL ≤ 2,2) na MOS.Results about the effect of no-tillage system (NT) on the soil organic matter (SOM) in the State of Acre are scarce and, therefore, investigation of the impact of NT on the SOM composition and content is essential. In this context, the main objective of this work was to evaluate the impact of tillage system, cover crops and fertilizing management on the SOM content and chemical composition in a sandy soil under tropical humid climate located in Southwestern Brazilian Amazon after 10 years. The experiment was carried out in an Acrisol, in Mâncio Lima, Acre. Experimental design was randomized blocks arranged in subdivided plots with three replicates. In the main plots NT and conventional tillage (CT) systems were allocated and in the subplots cover crops and fertilizing management systems were stablished: testimony (T), legume + grass as cover crops (LG), LG with P fertilization and liming (LGPL). In samples collected down to 1 m, chemical characteristics and texture were determined. Two studies were developed in order to achieve the proposed objectives. In Study I, C (CDC) and N (NDC) contents by dry combustion and isotopic signature δ 13C and δ15N were determined. The results indicate that after 10 years, NT system with cover crops and liming did not alter C and N contents. Possibly, local climatic conditions (high temperature and precipitation) lead to a rapid mineralization of crops residue and no relevant residues contribution to SOM occurred. Soil tillage system did not affect SOM isotopic composition, and that is assigned to the rapid cycling of plant residues in this environment. However, regardless of the tillage system, LGPL treatment showed a 13C enrichment with depth, suggesting mineralization of the endogenous SOM and simultaneous inputs from grass and corn (C4 plants) residues. In Study II, SOM chemical composition was investigated by FTIR and 13C NMR CP/MAS spectroscopies and n-alkane profile was determined by GC- MS. SOM chemical composition was made up by 26 to 36% alkyl C, 34 to 41% O-alkyl C, 18 to 24% aromatic C and 11 to 14% carboxylic C. The region climatic conditions and the inexpressive organo-mineral interactions, lead to a high decomposition rate of residues and enrichment of recalcitrant structures. This assumption is corroborated by the predominance of short chain lipids (CMC = C21) of microbial origin and by the relatively high degree of degradation of lipids inherited from plants (1.8 ≤ IPCL ≤ 2,2) in SOM
Charcoal in composting of liquid pig slurry: emission of greenhouse gases, N forms and availability in the composted for the plants
No full textA preocupação com o aquecimento global tem despertado o interesse de pesquisadores quanto à busca por alternativas que diminuam tal processo. O biochar quando aplicado ao solo possui propriedades que aumentam a capacidade mesmo emreter o íon amônio influenciando diretamente a dinâmica de N. Os finos de carvão (FC) oriundos da produção do carvão vegetal apresentam-se como uma forma estável de matéria orgânica e, quando adicionados ao solo, podem promover a adsorção de íons e compostos orgânicos solúveis. Em virtude de sua similaridade com o biochar sua adição à compostagem poderia reduzir perdas de N intrínsecas ao processo. Visando investigar o papel de finos de carvão na compostagem de dejetos líquidos de suínos (DLS) foram realizados quatro estudos. O estudo 1 investigou o efeito da presença de FC na compostagem de DLS em relação a volatilização de amônia e emissão de gases de efeito estufa, na dinâmica do N, enquanto o estudo 2 avaliou o potencial do composto formado na presença de FC (FC9), como fonte de N de liberação controlada para plantas de azevém (Lolium perene). Os estudos 3 e 4 investigaram o potencial de adsorção e liberação do N (N- mineral) em FC, solo e em composto de DLS formado na presença de FC. A presença de FC na compostagem de DLS altera a distribuição do N em diferentes compartimentos químicos, diminuindo a emissão de N2O e a concentração de N mineral disponível ao longo do processo. O efeito “delay” na concentração de N-NH4 + extraível observada na presença de FC provavelmente foi devido à sua adsorção e de compostos orgânicos de N no mesmo, diminuindo as formas precursoras de N2O. A aplicação de FC9 favoreceu o crescimento das plantas de azevém com maior produção de parte aérea e de raiz em relação à aplicação do fertilizante NPK. O melhor aproveitamento do 15N aplicado via 15NFC9 pelas plantas de azevém indicam que o N foi disponibilizado mais eficientemente, provavelmente pela liberação controlada de N para o meio mantendo durante todo o período os níveis de N necessários para as plantas. A presença de FC estimulou a retenção de N, e o principal mecanismo atuante na adsorção do íon NH4 + parece ser do tipo físico, tais como ligações de van der Waal, seguidos de interações eletrostáticas. As reações de adsorção do íon NH4 + em FC e FC9 são reversíveis e de baixa energia de ligação. A cinética de liberação dos íons NH4 + e NO3 - em solo e FC, indica que o mecanismo de retenção desses íons é mediado por interação eletrostática (NH4 + ) e por oclusão dos íons NH4 + e NO3 - na estrutura porosa de FC. O tempo de extração do método padrão para determinação de formas de N-mineral utilizado para solos (60 min) é insuficiente para extrair essas formas de substratos contendo FC. Para esses casos, recomenda-se um tempo de extração entre 90 a 120 minutos para obtenção de 95% do N mineral.Concern about global warming has aroused the interest of researchers in the search for alternatives that diminish this process. Biochar, when applied to the soil, due to its properties, enhances soil retention capacity of ammonium ion, thus influencing directly N dynamics. Coal fines (CF) from charcoal production are a stable form of organic matter and, when added to the soil, can promote the adsorption of soluble organic compounds and ions. Due to its similarity to biochar, CF addition to composting could reduce N losses that are intrinsic to the process. Aiming to investigate the role of coal fines in the composting of liquid pig slurry (LPS), four studies were carried out. Study 1 investigated the effect of CF on LPS composting in relation to ammonia volatilization and greenhouse gases emission and N dynamics, while study 2 evaluated the potential of the produced compost in the presence of CF (CF9) as a source of controlled release N for ryegrass (Lolium perene) plants. Studies 3 and 4 investigated adsorption and release potential of N (N-mineral) in CF, soil and in LPS compost formed in the presence of CF. The addition of CF in LPS composting alters the distribution of N in different chemical compartments, decreasing N2O emissions and concentration of available N throughout the process. The delay effect on the extractable N-NH4 + concentration observed in the presence of CF was probably due to adsorption of this inorganic ion and of organic N compounds on CF, thus decreasing N2O precursor forms. The application of CF9 favored the growth of ryegrass plants with greater above ground biomass and root yield in relation to NPK fertilizer application. A greater absorption of 15N applied via 15NCF9 by ryegrass plants indicates that N was more efficiently made available, probably by the controlled release of N to the medium, maintaining throughout the period adequate N levels required for the plants. The presence of CF stimulated N retention, and the main mechanism acting on NH4 + ion adsorption appears to be of physical type, such as van der Waal bonds, followed by electrostatic interactions. The adsorption reactions of NH4 + ion in CF and CF9, are reversible and of low energy binding. The release kinetics of NH4 + and NO3 - ions in soil and CF indicate that the retention mechanism of these ions is mediated by electrostatic interactions (NH4 + ) as well by occlusion of NH4 + and NO3 - ions in the porous structure of CF. The time employed in the standard method for N-mineral forms determination used for soils (60 min) is insufficient to extract these N forms of CF-containing substrates. It is recommended an extraction time between 90 and 120 minutes to obtain 95% of the mineral N
Avaliação do potencial de biocarvão e de rejeito de carvão mineral na remoção de atrazina em águas
Get PDFUm dos adsorventes mais usados no tratamento de efluentes é o carvão ativado devido a sua elevada capacidade adsortiva, porém a sua recuperação ainda é considerada onerosa. Diante desse fato a investigação de adsorventes de baixo custo e com capacidade de remover contaminantes tem motivado pesquisas. No presente trabalho foram empregadas amostras carbonosas de biocarvão e de rejeitos de carvão mineral, originais e tratadas com HNO3 25%, com o objetivo de avaliar a capacidade de adsorção dessas amostras na remoção do herbicida atrazina em meio aquoso. A utilização do carvão ativado comercial serviu de parâmetro comparativo para os ensaios de adsorção. Os adsorventes foram caracterizados por análise elementar, espectroscopia no infravermelho, análise termogravimétrica e microscopia eletrônica de varredura. Os ensaios de adsorção foram realizados empregando-se soluções de atrazina em meio CaCl2 0,01 mol L-1 nas concentrações 0; 1; 2; 4; 5 e 10 mg L-1, obtidas a partir de uma solução estoque de atrazina (100 mg L-1) e a quantificação da adsorção e dessorção foi realizada por espectroscopia UV-Vis. Aos dados experimentais foram aplicados modelos matemáticos e modelos de Langmuir e Freundlich. De acordo com os resultados obtidos verificou-se que, entre os adsorventes alternativos propostos no projeto, o rejeito mineral RBC após nitração apresentou a maior capacidade adsortiva, porém ainda inferior à do carvão ativado. Estimando seu preço de produção industrial a partir do custo da reação de nitração em escala laboratorial constata-se que apesar do rejeito de carvão mineral nitrado ser eficiente para remover a atrazina, seu custo de produção é, todavia, mais elevado que a aquisição do produto comercial
Avaliação do potencial de produtos de compostagem de dejetos suínos e de biocarvão para a remoção do pesticida atrazina em meio aquoso
Get PDFA atrazina é um dos herbicidas mais usados no Brasil para o controle de plantas daninhas em culturas de milho e cana de açúcar. A aplicação de adsorventes para a remediação ambiental de áreas contaminadas com esse herbicida pode representar uma alternativa para diminuir o impacto ambiental causada pela sua intensa utilização na agricultura. No presente trabalho foi estudado o comportamento adsortivo de atrazina em matrizes provenientes da compostagem de dejetos líquidos suínos e finos de carvão vegetal com o objetivo de avaliar seu uso na remoção desse herbicida em meio aquoso. Os adsorventes foram caracterizados quanto à sua composição elementar, área específica, capacidade de troca catiônica, pH em água e composição química por espectroscopia de ressonância magnética nuclear de 13C no estado sólido. Os ensaios de adsorção foram realizados empregando-se soluções de atrazina em meio de CaCl2 0,01 mol L-1 nas concentrações 0; 5; 10; 30; 50 e 100 mg L-1, obtidas a partir de uma solução estoque de atrazina (100 mg L-1). A quantificação de atrazina nas soluções de equilíbrio dos ensaios de adsorção e dessorção foi realizada por cromatografia gasosa com detector de ionização em chama. Aos dados experimentais foram aplicados modelos matemáticos e os modelos de Langmuir e Freundlich. As três matrizes adsorventes propostas no projeto foram eficientes na remoção da atrazina em meio aquoso sob diferentes mecanismos de adsorção. As três matrizes apresentaram alta histerese indicando que a adsorção de atrazina foi parcialmente reversível. A matriz que não contém biochar apresentou a maior capacidade em diminuir a concentração de atrazina em solução em comparação às matrizes que contém biochar. Nossos resultados indicam que as matrizes obtidas de compostagem de dejetos líquidos de suínos, apesar de apresentarem menor capacidade adsortiva que o carvão ativado, tem potencial de serem empregadas como remediadores de águas contaminadas com atrazina.Atrazine is one of the most used herbicides in Brazil for the control of weeds in corn and sugarcane crops. The application of adsorbents for environmental remediation of areas contaminated with this herbicide may represent an alternative to reduce the environmental impact caused by its intense use in agriculture. In the present work, the adsorptive behavior of atrazine was studied in matrices derived from composting of pig slurry and fine charcoal with the objective of evaluating its use in the removal of this herbicide in aqueous medium. The adsorbents were characterized in respect to their elemental composition, specific area, cation exchange capacity, pH in water and chemical composition by solid state 13C nuclear magnetic resonance spectroscopy. Adsorption assays were performed using atrazine solutions in 0.01 mol L-1 CaCl2 medium at concentrations of 0; 5; 10; 30; 50 and 100 mg L-1, prepared from a stock solution of atrazine (100 mg L-1). Quantification of atrazine in equilibrium solutions of adsorption and desorption assays were performed by gas chromatography with flame ionization detector. Experimental data were fitted to linear and exponential equations and to Langmuir and Freundlich models. The three adsorbent matrices proposed in this project were efficient at removing atrazine in aqueous medium under different adsorption mechanisms. For all matrices, a relatively high hysteresis was observed indicating that atrazine adsorption was partially reversible. The matrix without biochar had the greatest ability to decrease the concentration of atrazine in solution compared to matrices containing biochar. Our results indicate that the matrices obtained from the composting of liquid pig slurry, despite having lower adsorptive capacity than activated carbon, have the potential to be used as remediators of water contaminated with atrazine
Comparação de métodos para determinação de substâncias húmicas em bioestimulantes líquidos comerciais
Get PDFO efeito benéfico das substâncias húmicas (SH) no desenvolvimento de culturas agrícolas tem sido evidenciado na última década, levando à comercialização de produtos húmicos com propriedades bioestimulantes. Nesse cenário é importante a quantificação dos ácidos fúlvicos (AF) e húmicos (AH), os quais compõem as SH para a recomendação da dose adequada a ser empregada nas culturas. Atualmente, três métodos são mais utilizados para esse fim: (i) método de manual de métodos do Ministério de Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA); (ii) método empregado pela Associação de Comércio de Produtos Húmicos (HPTA) dos Estados Unidos (“Lamar”) e (iii) método utilizado para determinação e substâncias húmicos em solos (“Solos”). No Brasil, os produtos comerciais não adotam método de quantificação comum e as informações nos rótulos são discrepantes. Esse estudo tem como objetivo geral avaliar os três métodos de quantificação de SH em bioestimulante líquidos comerciais acima mencionados e comparar os resultados. Para os bioestimulantes ricos em AH as metodologias estudadas apresentaram valores próximos para os teores de AH e AF. Já para os produtos ricos em AF, as metodologias que utilizam dicromato para oxidar o carbono orgânico superestimaram os resultados de AF, tomando-se como base o “método Lamar” que determina gravimetricamente as SH purificadas. O tempo de análise variou entre as metodologias estudadas, bem como o tipo e volume de resíduo gerado. Baseando-se no princípio químico de determinação de SH do método e no impacto ambiental do resíduo gerado, o método mais adequado para determinação de SH em bioestimulantes líquidos é o de “Lamar”.The beneficial effect of humic substances (HS) on crop development has been evidenced in the last decade, leading to the commercialization of humic products with biostimulating properties. In this scenario, it is important to quantify fulvic (FA) and humic acids (HA), the two components of HS, to recommend the appropriate dose to be used in the cultures. Currently, three methods are most commonly used for this purpose: (i) a method described in the methods manual of the Ministry of Agriculture, Livestock and Supply (MAPA); (ii) method employed by the United States Humic Trade Association (HPTA) (“Lamar”) and (iii) method used for the determination of soil humic substances (“Soil”). In Brazil, commercial biostimulants do not adopt a common quantification method and information on labels is discrepant among products. The main objective of this study is to evaluate the three methods of quantification of humic substances in commercial liquid biostimulants, mentioned above, and to compare the results. For the HA-rich biostimulants the studied methodologies presented values close to the HA and FA contents informed in the labels. For products rich in FA, the methodologies that use dichromate to oxidize organic carbon overestimated the results of FA, based on the “Lamar method”, that determines gravimetrically the purified FA and HA. The time of analysis varied between the methodologies studied, as well as the type and volume of waste generated. Based on the chemical principle of HS determination of the method and the environmental impact of the waste generated, we concluded that the most appropriate method for determination of HS in liquid biostimulants is that of “Lamar”
Organic matter and production lettuce and chive ultisol in red with fertilizers application of alternative
No full textA utilização de fontes alternativas como fertilizantes orgânicos têm aumentado consideravelmente na última década, visando minimizar a utilização de fertilização mineral. Tendo em vista que a adição de resíduo orgânico pode afetar a dinâmica da matéria orgânica do solo (MOS) e a produtividade de culturas, este trabalho teve como objetivos principais avaliar o impacto de diferentes fontes de substâncias húmicas solúveis (SHs) na distribuição dos compartimentos químicos e na sua composição química em Argissolo, bem como avaliar o efeito na produtividade de hortaliças. No estudo 1 foram avaliados a composição química e distribuição de ácidos húmicos (AH), ácidos fúlvicos (AF) e humina, teor de MOS e a distribuição dos metais Cu, Fe, Cr, Mn e Zn em compartimentos da MOS após adição de composto orgânico de dejetos de suínos na forma neutra (T2), na forma ácida (T3) e em solo sem adição (T1). As SHs foram quantificadas e sua composição química foi determinada por espectroscopia de FTIR. A adição de composto orgânico não alterou o teor de C do solo, porém afetou a distribuição da MOS. Nos três tratamentos CSHs aumentou até os 52 dias, sendo que T2 e T3 apresentaram os maiores valores. Comportamento semelhante foi observado para CAF e CAH. Ao final do experimento a distribuição das frações húmicas não diferiu entre tratamentos. A adição de composto não afetou a concentração total dos metais bem como sua concentração nas frações CSH e CHCl .O estudo 2 foi realizado em casa de vegetação, utilizando-se SHs de leonardita em diferentes tratamentos, com e sem aplicação de adubação mineral (NPK) nas culturas de alface e cebolinha ao longo de 48 dias. Foram avaliados número de folhas, diâmetro e altura de plantas, comprimento de raiz e massa seca e fresca da raiz e parte aérea nas plantas. No solo foram determinados o teor de C e de N e a distribuição das frações húmicas. O teor de C e N do solo não variou entre os tratamentos, porém a distribuição das SH foi afetada pelo tipo de fertilizante. Em geral a adição de SHs favoreceu o crescimento das plantas nas variáveis estudadas, sendo que o tratamento Growmater Plant®+NPK foi o que mais se destacou.The use of alternative sources of organic fertilizers have increased considerably in the last decade, aiming to minimize the use of mineral fertilizer. Given that the addition of organic fertilizers may affect the dynamics of soil organic matter (SOM) and the productivity of crops, the main objectives of this work were to evaluate the impact of different sources of soluble humic substances ( HSs ) on the distribution of SOM chemical compartments and their chemical composition in Ultisol and to investigate the effect on the productivity of some vegetables . In Study 1, the chemical composition and distribution of humic acids (HA), fulvic acids and humin, content of SOM and the distribution of Cu, Fe , Cr , Mn and Zn in the SOM compartments were evaluated after the addition of organic compost of swine manure. Three treatments were established: soil without addition of compound (T1), soil with addition of neutral compost (T2) and soil with the addition of acid compost (T3). The SHs were quantified and their chemical composition was determined by FTIR spectroscopy. The addition of organic compost did not affect the soil C content but the SOM distribution in humic compartments. In all treatments CSHs increased until 52 days after addition of fertilizer, however T2 and T3 always showed the greatest values. Similar behaviour was verified with CAF e CAH. At the end of the experiment no difference was observed regarding the distribution of humic fractions between treatments. The concentration of metals was not affected by the addition of fertilizer as well as their concentration in humic fractions CSH and CHCl. Study 2 was conducted in a greenhouse employing SHs from leonardite in different treatments, with and without application of mineral fertilizer (NPK) in cultivation of lettuce and chives during 48 days. Number of leaves, plant diameter and height, root length and fresh and dry weight of roots and shoots in plants were evaluated. The soil C and N contents were determined and the distribution of humic fractions as well. Soil C and N content did not differ among treatments, but the distribution of SH was affected by the type of added fertilizer. In general the addition of fertilizers favored the plant growth as indicated by the evaluated variables. The outstanding effect was shown by the NPK + Growmater Plant® treatment
Ácidos húmicos de carvões do sul do Brasil : obtenção e composição química
Get PDFO objetivo geral deste trabalho foi avaliar o potencial de matrizes carbonosas de depósitos do sul do Brasil para a produção de substâncias húmicas por meio de tratamento com ácido nítrico sob refluxo. Foram estudadas 4 matrizes carbonosas: um carvão ROM e três rejeitos das camadas geológicas Bonito e Barro Branco, sendo empregadas duas concentrações de HNO3 (11 e 25%). As matrizes carbonosas antes e após tratamento com HNO3 foram caracterizadas por análise elementar, análise termogravimétrica e espectroscopia de FTIR em amostras originais e após tratamento com HF 10%. Foi determinada a distribuição de substâncias húmicas (SH) e os ácidos húmicos (AH) foram caracterizados. A amostra C-MTR apresentou maior teor de C (41%), maior razão C/N (75) e menor teor de cinzas (54%) do grupo estudado. Em contrapartida, os rejeitos apresentaram maior grau de aromaticidade. O maior rendimento ponderal foi obtido com solução de HNO3 25%, que não alterou o teor de C das amostras, porém aumentou o teor de N, diminuindo a razão C/N que se situou entre 11 e 20. A inserção de N nas amostras ocorreu provavelmente nas estruturas aromáticas, enquanto a oxidação com HNO3 ocorreu tanto nas cadeias alifáticas como nas aromáticas. O tratamento com HNO3 25% aumentou a proporção de SH extraída, sendo os maiores incrementos observados nos rejeitos (16 a 31% de SH). Os AH gerados apresentaram composição química semelhante à de AH de solos porém com maior grau de aromaticidade. A geração de SH de matrizes carbonosas por meio de tratamento com HNO3 se mostra como um método promissor, porém o impacto dessas estruturas no ambiente deve ser investigado.The main objective of this study was to evaluate the potential of carbonaceous matrixes from coal deposits in southern Brazil for the production of humic substances by treating them with nitric acid under reflux. Four coal matrixes collected from the geological layers Barro Branco and Bonito have been studied: one ROM coal (C-MTR) and three coal tailings (R-MTR, R-FOR and RBC), and two concentrations of HNO3 were tested (11 and 25%). The coal matrixes before and after treatment with HNO3 were characterized by elemental analysis, thermogravimetric analysis and FTIR spectroscopy, after removal of the inorganic fraction with 10% HF solution. The distribution of humic substances (HS) was determined and the humic acids (HA) have been characterized. Sample C-MTR showed the highest C content (41%), highest C/N ratio (75) and lowest ash content (54%) of the studied group. In contrast, coal tailings presented a higher degree of aromaticity. The highest weight yield was obtained from the treatment with HNO3 25%. This treatment did not alter the C content of the samples but the N content increased decreasing therefore the C/N ratio that varied from 11 to 20. The insertion of the N in the sample probably occurred in the aromatic structures, while the oxidation occurred in both the aromatic and aliphatic chains. Treatment with HNO3 25% increased the content of HS, with the largest increases observed in the coal tailings (16 to 31% of HS). The generated HA showed chemical composition similar to that of soil HA but a greater degree of aromaticity. The generation of HS from coal matrixes by treatment with HNO3 appears as a promising method, but the impact of the generated structures in the environment should be further investigated
Quantification and characterization of the organic matter of the A horizons of soils under native pasture from the Campos de Cima da Serra, RS
No full textA região fisiográfica dos Campos de Cima da Serra no Estado do Rio Grande do Sul destaca-se pela sua beleza natural e sua biodiversidade. No entanto, informações sobre a dinâmica da matéria orgânica do solo (MOS) neste ambiente são escassas. O objetivo deste trabalho é caracterizar e quantificar a MOS de horizontes A de solos desta região, visando identificar os fatores que governam sua qualidade e teor. Foram coletadas oito amostras pertencentes a quatro classes de solo (Gleissolo, Neossolo, Cambissolo, Latossolo) situados entre 900 e 1250 m de altitude. As amostras de solo inteiro e as tratadas com solução de HF 10% foram analisadas por análise elementar e por espectroscopia de infra-vermelho com transformada de Fourier (FTIR). A composição química da MOS foi determinada por espectroscopia de RMN 13C. O teor de C do solo foi alto (4 a 23 %) e sua variação apresentou correlação estatisticamente significativa com a altitude e com o teor de Al trocável. Provavelmente, a MOS destes solos é estabilizada pela complexação com Al. Em todos os solos, a MOS caracteriza-se pelo alto teor de grupos C O-alquil (52 a 59%) e pelo baixo grau de aromaticidade, evidenciando um baixo grau de decomposição. Em relação às frações químicas da MOS, as amostras tendem a apresentar altas proporções de substâncias húmicas solúveis em NaOH (27 a 96%). Os ácidos húmicos, em comparação aos ácidos fúlvicos, predominam em solos com maior teor de C (> 8%) e se associam preferencialmente com Fe (iônico ou coloidal). Nos solos com C < 7%, a fração de ácidos fúlvicos predomina sobre a de ácidos húmicos, sendo que o Al iônico está associado quase que exclusivamente com esta fração húmica.The physiographic region of the Campos de Cima da Serra in the State of Rio Grande do Sul stands out by its natural beauty and biodiversity. Nevertheless, informations about the dynamics of the soil organic matter (SOM) in this environment are scarce. The objective of this work is to characterize and quantify the SOM of A horizons under native pasture located in this region, aiming to identify the factors that affect its quality and its content. Eight samples from four soil classes (Gleissolo, Neossolo, Cambisslo and Latossolo) located between 900 and 1200 m of altitude were collected. Whole soil and 10% HF-treated samples were analised by elemental analyses and Fourier transformed infra-red espectroscopy (FTIR). The SOM chemical composition was determined by 13C NMR spectroscopy. The soil C content was high (4 to 23 %) and its variation presented a statiscally significant correlation with altitude and with the content of exchangeable Al. Probably, the complexation with ionic Al is stabilizing the SOM. In all soils, the SOM shows a high content of O alquil groups (52 to 59%) and a low aromaticity degree, evidencing a low decompostion degree. Concerning the chemical fractions of the SOM, the proportions of humic substances extracted by NaOH tend to be high (27 to 96%). In comparison to fulvic acids, the humic acids predominate in soils with greater C content (>8%) and are associated preferentially with Fe (either ionic or coloidal). In soils with C< 7 %, the fuvic acids are comparativelly more abundant, and the organic bound ionic Al is almost exclusively associated with this fraction
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