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Tesis Doctoral
DOI
10.11606/T.11.2012.tde-26042012-095047
Documento
Autor
Nombre completo
Susana Churka Blum
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
Piracicaba, 2012
Director
Tribunal
Alleoni, Luis Reynaldo Ferracciú (Presidente)
Andrade, Cristiano Alberto de
Berton, Ronaldo Severiano
Camargo, Otavio Antonio de
Lavorenti, Arquimedes
Título en inglés
Forms of sulfur in Brazilian Oxisols under no-tillage system
Palabras clave en inglés
Limestone
Mineralogy
No-tillage
Oxisols
Sulfur
vegetable waste
Resumen en inglés
Soil is a critical component of the global sulfur (S) cycle acting as source and a sink for various S species and mediating changes of S oxidation states. However, very little is known about the identities of these specific organic and inorganic S containing molecules, especially in Brazilian soils under no-tillage (NT) system. Thus, the objectives of this study were: (i) to report long and medium term effects of the application of lime and up to 12 t ha-1 of phosphogypsum (PG) in samples from two Oxisols collected in field experiments carried out under no-tillage (NT) systems; (ii) to assess the effect of PG application on the amount, form and distribution of organic and inorganic S pools in soils under NT comparing to a natural forest ; (iii) to investigate C, N and S mineralization/immobilization in soil samples affected by plant residues and biochar, thus identifying the major transformations in the S fractions. After 13 years of lime application in a loamy Oxisol, changes in soil acidity and exchangeable Ca2+ ad Mg2+ supply were visible up to 80 cm depth. The effect of PG providing Ca2+ and S-SO4 2- were more pronounced at lower depths. S-SO4 2- distribution in the soil profile was mostly correlated with contents of free dithionite extractable Fe (Fed) and amorphous dithionite extractable Fe minus oxalate extractable Fe (Fed-Feo). There was no effect of lime and PG in maize grain yield, showing that the plants were unable to benefit of the soil ameliorations. An appreciable movement of sulfate to the subsoil was observed in soil samples from a clayey Oxisol, even in a medium-term (after 3.5 years), despite the fact that the soil had presented high SO4 2- adsorption capacity. In this area, PG had positive benefits in cereal crop yield due to the supply of Ca2+ and S-SO4 2-. PG application and changes in landuse practice alters both quantitative (evaluated by the wet-chemical technique) and qualitative (evaluated by means of X-Ray Near Edge Structure - XANES spectroscopy) composition of S functional groups in this wet subtropical Brazilian soil under NT. Compared to the forest site, soils under NT system had lower amounts of organic C, total N and total S Sulfur losses due to cultivation were higher than losses of C and N, and the use of fertilizers containing S seems to be vital for the recovery of S moieties. The dynamics of the plant materials decomposition was mostly governed by the C/S ratio. Sulfur mineralization was driven by the form of S in the starting materials rather than S concentration in the tissue, as revealed by XANES. The incorporation of plant residues and biochar led to an increase in the amount of ester sulfate in the early stage of incubation, which was further mineralized and had a steady decline at the end of evaluation. These findings encourage further investigations of biochar as S source, involving particularly chars produced from different feedstocks and pyrolysis temperatures.
Título en portugués
Formas de enxofre em Latossolos sob sistema plantio direto
Palabras clave en portugués
Calcário
Enxofre
Latossolos
Mineralogia
Plantio direto
Resíduos vegetais
Resumen en portugués
O solo é um componente crítico do ciclo global de enxofre (S), agindo como fonte e dreno das várias espécies de S e mediando mudanças nos seus estados de oxidação. No entanto, pouco se sabe sobre as identidades dos compostos orgânicos e inorgânicos de S, especialmente em solos brasileiros sob plantio direto (PD). Assim, os objetivos deste estudo foram: (i) relatar os efeitos a longo e médio prazo da aplicação de calcário e de até 12 t ha-1 de fosfogesso (FG) em amostras de dois Latossolos coletadas em experimentos de campo realizados sob PD; (ii) avaliar o efeito da aplicação de PG na quantidade, forma e distribuição das frações orgânicas e inorgânicas de S em solos sob PD em comparação com uma floresta natural; (iii) investigar a mineralização/imobilização de C, N e S em amostras de solo afetadas por fontes de resíduos vegetais e biocarvão, identificando as transformações nas frações de S. Após 13 anos de aplicação de calcário em um Latossolo Vermelho distrófico de textura média, foi verificado efeito na correção da acidez do solo e no fornecimento de Mg2+ até 80 cm de profundidade enquanto os efeitos do FG fornecendo Ca2+ e S-SO4 2- foram mais pronunciados em profundidade. A distribuição de S-SO4 2- no perfil deste solo foi correlacionada com o conteúdo de Fe-ditionito (Fed) e Fe-ditionito menos Fe-oxalato (Fed, Feo). Não houve efeito do calcário e do FG na produção de grãos de milho, mostrando que as plantas não puderam se beneficiar das melhorias no solo. Foi observado apreciável movimento de S para o subsolo em amostras de um Latossolo Vermelho distrófico muito argiloso, mesmo em médio prazo (após 3,5 anos), apesar de o solo apresentar alta capacidade de adsorção de sulfato. Nesta área, o FG teve efeitos positivos no rendimento das culturas de cereais, devido ao fornecimento de Ca2+ e S-SO4 2- . A aplicação de FG e as mudanças no uso da terra alteraram tanto a composição quantitativa (avaliada pela técnica de fracionamento químico) quanto qualitativa (avaliada por meio da espectroscopia de raios-X próxima à borda de absorção - XANES) dos grupos funcionais de S em um solo subtropical da região úmida sob PD. Em comparação com o PD, os solos sob floresta apresentaram maior conteúdo de C orgânico, N e S total. As perdas de S devido ao cultivo foram superiores às perdas de C e N, e o uso de fertilizantes sulfatados parece ser vital para a recuperação do S do solo. A dinâmica de decomposição dos materiais vegetais foi principalmente regida pela razão C/S. A mineralização de enxofre foi impulsionada pela forma de S nos materiais iniciais, e não pela concentração S no tecido, conforme revelado por XANES. A incorporação de resíduos vegetais e biocarvão levou ao aumento nos ésteres de sulfato na fase inicial de incubação, fração posteriormente mineralizada, apresentando declínio no final da avaliação. Estas descobertas incentivam mais investigações do biocarvão como fonte de S, envolvendo carvões produzidos a partir de diferentes matérias-primas e temperaturas de pirólise.
 
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Fecha de Publicación
2012-05-09
 
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