The addition of alkaline and high-cation exchange capacity (CEC) biochars is a suitable strategy to increase the CEC of weathered soils. The aim of this study was to evaluate the effect of biochar from different feedstocks and pyrolysis temperatures on the CEC of two contrasting Oxisols. Biochars produced from chicken manure (CM), eucalyptus sawdust (ES), coffee husk (CH) and sugarcane bagasse (SB),plus a control (without biochar), at 350, 450, and 750 °C were mixed with the soils at 2; 5; 10 and 20% (w/w) and incubated for 9 months. Feedstock, pyrolysis temperature and addition rate of biochar were key factors controlling the alteration of soil CEC. The CH biochar pyrolyzed at 350 °C was the most effective matrix at increasing soil CEC. In a rate-dependent way, ES and SB biochars increased C contents of both soils without improving soil CEC. The efficiency of high-ash biochars in enhancing soil CEC in both Oxisols was limited by the alkalization caused by high rates of CH and CM biochars. The increase in CEC is soil-dependent and modulated by high-ash biochar CEC and application rate, as well as by the original soil CEC.

Forms and availability of nitrogen (N) in biochars are influenced by both feedstock and pyrolysis temperature. We conducted an assessment to examine how feedstock composition and pyrolysis temperature impact crucial properties and nitrogen (N) content and distributions within biochars. We subjected feedstocks with 0.2% to 8.9% N to pyrolysis at 300 °C and 750 °C. Biochars derived from different feedstock types (n = 11) were assessed for pH, electrical conductivity (EC), total C, water-soluble C (WSC) content, yield, total and available N content, as well as for C and N retention. We examined the aromaticity of the biochars by analyzing the ratio of specific FTIR spectra bands. As the pyrolysis temperature increased, we observed a decrease in yield, total N content, and N in the forms of N-NH₄⁺ and N-NO₃⁻. Concurrently, with the intensification of the charring process, the WSC content experienced a sharp reduction. Most biochars experienced an increase in carbon (C) content along with a notable decrease in total nitrogen (N) content as the pyrolysis process intensified. As charring conditions intensified, available N forms, such as N-NH₄⁺ and N-NO₃⁻, were lost. Biochars obtained from pine bark, eucalyptus sawdust, sugarcane bagasse, and bamboo exhibited high C content, low N content, and C:N ratios exceeding 100:1. The losses of C and N were independent of each other, with N chemical species demonstrating higher volatility compared to C compounds. At a temperature of 300 °C, the extent of N loss during pyrolysis depended on the feedstock, and the N content in the resulting biochar could be predicted based on the N content in the original feedstock. Pyrolysis at 300 °C retained a substantial amount of N in biochars derived from chicken manure, castor oil cake, chitosan, and shrimp carcass. This preserved nitrogen can serve as a valuable nitrogen source for crop applications. Graphical Abstract

O avanço das fronteiras agrícolas, caracterizado pela substituição de ecossistemas naturais por áreas cultivadas, vem se intensificando nas últimas décadas, acarretando alterações na qualidade do solo e na dinâmica da matéria orgânica do solo (MOS). Assim, o estudo do impacto da adoção de diferentes sistemas de manejo é essencial na definição de melhores estratégias de uso do solo. Este estudo teve por objetivo avaliar diferentes frações da MOS e os estoques de C e N de Latossolo Vermelho distroférrico típico muito argiloso submetido a diferentes sistemas de uso e manejo: mata nativa (MTN), eucalipto (EUC), pinus (PIN), pastagem (PAS), milho no sistema de cultivo mínimo (MCM) e milho no sistema plantio convencional (MPC). As amostras de solo foram coletadas em setembro de 2004, nas profundidades de 0-10, 10-20 e 20-40 cm, para avaliação dos estoques de carbono orgânico (CO) e N total (NT); de 0-5 e 0-10 cm, para realização do fracionamento físico-densimétrico da MO; e de 0-5 cm, para avaliação do C da biomassa microbiana (Cmic). O estoque de CO na área de eucalipto foi maior do que o determinado na área de mata. A proporção relativa do CO nas frações da MOS aumentou na seguinte ordem: C-argila > C-silte > C-areia > C FL. A maior parte (> 90 %) do CO está associada à fração pesada da MOS, com valores próximos a 98 % nos sistemas cultivados com milho (MPC e MCM). Em relação aos teores de CO, o Cmic e o C da fração leve (C FL) são indicadores mais sensíveis das alterações decorrentes da adoção de diferentes sistemas de uso e manejo sobre os compartimentos da matéria orgânica do Latossolo.

Vários fatores controlam a velocidade de decomposição e a liberação de nutrientes por resíduos orgânicos. Dentre esses fatores, destacam-se o grau de humificação e a natureza química dos resíduos. Com este trabalho, objetivou-se caracterizar a matriz orgânica de amostras de lodo de esgoto, estercos de galinha, suíno, codorna e bovino, além de composto, substrato orgânico e material húmico comerciais. Analisaram-se o pH, condutividade elétrica (CE), capacidade de troca de cátions (CTC), capacidade de retenção de água (CRA), teores de N total e N-mineral, matéria orgânica, carbono orgânico total (COT) e as frações de COT: C-fração ácido húmico (C-FAH), C-fração ácido fúlvico (C-FAF), C solúvel em água (CSA), C lábil e teor e diversidade de ácidos orgânicos de baixa massa molar (AOBMM). Quanto maior o teor de C-fração ácido húmico, mais elevada é a capacidade de adsorver cátions dos resíduos orgânicos. Considerando-se o índice de humificação (IH), a razão de humificação (RH) e a CTC, e seus respectivos valores críticos (19 %, 28 % e 67 cmol c kg-1) para separar materiais decompostos daqueles suscetíveis à decomposição, os estercos de suíno, bovino, galinha e codorna, a amostra de composto e o lodo de esgoto 1 podem ser classificados como resíduos ainda não completamente humificados. O C lábil não foi adequado para predizer a biodisponibilidade dos resíduos avaliados. Os estercos de galinha e de codorna foram os materiais mais ricos em ácidos orgânicos de baixa massa molar.

O objetivo deste trabalho foi mapear e avaliar a variabilidade espacial da condutividade elétrica do solo (CE), obtida por meio de sensor de contato de campo, num Latossolo Vermelho distroférrico, sob plantio direto de grãos, e relacionar a CE com os teores de argila medidos pelo método do densímetro, em amostras georreferenciadas de solo. As amostras foram coletadas numa área de 13 ha, por meio de uma grade de 40x40 m e de grades de 20x20 m, 10x10 m e 5x5 m. A continuidade espacial da CE e do teor de argila foi modelada com o uso de semivariogramas. A CE variou de 1,9 a 13,7 mS m-1, com valor médio de 5,2 mS m-1 e coeficiente de variação de 48%. O mapa interpolado mostrou tendência de aumento da CE com o aumento dos teores de argila. Os coeficientes de determinação foram de 0,78 e 0,77 entre CE e teor de argila, camadas 0-5 e 5-10 cm, respectivamente. O mapa da CE reflete suficientemente a variação espacial dos teores de argila para uso na delimitação de zonas de manejo.

The agronomic efficiency of biochar-based fertilizers (BBFs) relies on the synthesis routes, properties, and interaction with the soil–plant system. In our study, BBFs were produced from coffee husk, low-grade acidulated phosphate rock with and without the addition of magnesium (Mg). BBFs were characterized for infrared analysis and the kinetics of phosphorus (P) release in water or citric acid (CA). The agronomic performance of BBFs was tested by growing maize and, in sequence, brachiaria grass in pots filled with two Oxisols with contrasting soil organic matter (SOM) content. Using the same chemical stoichiometric ratio, nitric acid was more effective than hydrochloric and sulfuric acids, creating BBFs with enhanced agronomic performance. The use of Mg in the BBFs synthesis reduced the P released in water. Phosphorus released in CA leachates positively correlated with the P in the shoot of both plants. BBFs produced using nitric acid had higher residual effect on brachiaria grass grown in the Oxisol with the highest SOM. Our outcomes show that the P rate for maize and brachiaria grass should be considered based on P soluble in neutral ammonium citrate plus water in BBFs. BBFs is an alternative to improve the use efficiency of P in Oxisols.