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- Nitrogen-Rich Sewage Sludge Mineralized Quickly, Improving Lettuce Nutrition and Yield, with Reduced Risk of Heavy Metal Contamination of Soil and Plant TissuesPublication . Arrobas, Margarida; Meneses, Ramily; Gusmão, Andressa Griebler; Silva, Julieta Moreira da; Correia, Carlos M.; Rodrigues, M.A.; Gusmão, Andressa GrieblerSewage sludge should primarily find use in agriculture, reducing the quantity directed towards alternative disposal methods like incineration or deposition in municipal landfills. This study evaluated the agronomic value and the risk of soil and plant tissue contamination with heavy metals in sewage sludge obtained from two wastewater treatment plants (WWTP). The experiment was arranged as a 2 × 5 factorial (two sewage sludges, five sanitation treatments), involving lettuce cultivation in pots over two growing cycles. The two sewage sludges were sourced from the WWTPs of Gelfa and Viana do Castelo and underwent five sanitation and stabilization treatments (40% and 20% calcium oxide, 40% and 20% calcium hydroxide, and untreated sewage sludge). The Gelfa sewage sludge, characterized by a higher initial nitrogen (N) concentration, resulted in greater dry-matter yield (DMY) (12.4 and 8.6 g plant−1 for the first and second growing cycles, respectively) compared to that from Viana do Castelo (11.0 and 8.1 g plant−1), with N release likely being a major factor influencing crop productivity. The high N concentration and the low carbon (C)/N ratio of sewage sludge led to rapid mineralization of the organic substrate, which additionally led to a higher release of other important nutrients, such as phosphorus (P) and boron (B), making them available for plant uptake. Alkalizing treatments further stimulated sewage sludge mineralization, increasing soil pH and exchangeable calcium (Ca), thereby enhancing Ca availability for plants, and indicating a preference for use in acidic soils. Cationic micronutrients were minimally affected by the sewage sludge and their treatments. The concentrations of heavy metals in the sewage sludge, soils, and lettuce tissues were all below internationally established threshold limits. This study highlighted the high fertilizing value of these sewage sludges, supplying N, P, and B to plants, while demonstrating a low risk of environmental contamination with heavy metals. Nevertheless, the safe use of sewage sludge by farmers depends on monitoring other risks, such as toxic organic compounds, which were not evaluated in this study.
- A Spray Foliar Containing Methylobacterium symbioticum Did Not Increase Nitrogen Concentration in Leaves or Olive Yield Across Three Rainfed Olive OrchardsPublication . Rodrigues, Manuel Ângelo; Lopes, João Ilídio; Martins, Sandra; Brito, Cátia; Correia, Carlos M.; Arrobas, Margarida; Rodrigues, Manuel ÂngeloBiological nitrogen (N) fixation has been advocated in agricultural fields due to being considered a more sustainable way to introduce N into agrosystems than industrial N fertilizers. In this study, a foliar spray inoculant containing the microorganism Methylobacterium symbioticum was applied. This microorganism is known for fixing N in the phyllosphere, regardless of the cultivated species. This study was conducted in three rainfed olive orchards over three years. In two orchards managed according to European Union (EU) integrated production rules, the experiment was organized as a factorial design with inoculant (applied at two levels, yes and no) and N fertilization (applied to the soil at three levels, 0, 40, and 80 kg ha−1 of N). The third trial, managed according to EU organic farming rules, was organized in a completely randomized design with three treatments: with (yes) and without (no) inoculant and with a treatment involving a seaweed extract, also for foliar application. The microbiological inoculant did not consistently influence olive yield or N concentration in leaves across the three trials. Conversely, N application to the soil significantly influenced N concentration in leaves and olive yield. In one of the trials, in the third year of the study, soil N application (80 kg ha−1) resulted in an olive yield of ~eight times higher than the unfertilized control treatment. The seaweed extract also did not lead to significant differences in leaf mineral composition or olive yield compared with the other treatments. These findings from the on-farm research highlight the importance of accurately determining the conditions under which commercial products can deliver effective results. It is crucial to acknowledge that these products involve expenses not only in their acquisition but also in their application.
- Sewage sludge showed high agronomic value, releasing nitrogen faster than farmyard manurePublication . Dimande, Paulo; Arrobas, Margarida; Correia, Carlos M.; Rodrigues, Manuel ÂngeloThe use of fertilizers in agriculture, particularly organic fertilizers such as sewage sludge, is a key research priority due to its impacts on crop productivity, production costs, environmental risks and the push for a more circular economy. This study, conducted in Bragan & ccedil;a, northeastern Portugal, focused on forage maize during the 2022 and 2023 growing seasons. Eight fertilization treatments were established corresponding to the application of mineral nitrogen (N) at rates of 50 (N50), 100 (N100), 150 (N150) and 200 (N200) kg ha(-1), three organic amendments applied at a rate equivalent to 200 kg ha(-1) of N, namely sewage sludge (SS200), cow manure (CM200) and sheep manure (SM200), and a non-fertilized control (N0), with the aim of assessing the agronomic value of these treatments for forage maize (Zea mays L.). Maize dry matter yield (DMY) ranged from 10.8 to 20.3 t ha(-1) in 2022 and 13.7 to 23.6 t ha(-1) in 2023 for N0 and N200, respectively. Organic amendments produced 14.7-17.7 t ha(-1) in 2022 and 20.5-24.4 t ha(-1 )in 2023. Increased mineral N rates resulted in higher soil inorganic N content, N concentration in leaves and N recovery in tissues, with organic amendments showing lower values than crops fertilized with N200. However, due to cumulative nutrient release, organic amendments improved DMY and N use efficiency in the second year. Sewage sludge mineralized rapidly due to its low carbon (C)/N ratio and absence of hard-to-degrade compounds. It is also rich in phosphorus (P), enhancing its fertilizing value. Although nitrate leaching and denitrification potential appeared lower with organic amendments, long-term applications may increase risks, requiring careful monitoring to ensure sustainable and safe practices.
- Effect of Foliar Application of Nitrogen-Fixing Microorganisms and Algae Extracts on Nutritional Status and Yield of Hazelnut and Walnut TreesPublication . Arrobas, Margarida; Roque, João; Martins, Sandra; Brito, Cátia; Correia, Carlos M.; Rodrigues, Manuel ÂngeloThis study presents the results of two on-farm trials evaluating the efficacy of a nitrogen (N)-fixing inoculant (Methylobacterium symbioticum) applied as a foliar spray to provide N to hazelnut (Corylus avellana L.) and walnut (Juglans regia L.) trees. In the hazelnut trial, a factorial design was employed with soil N application at three levels [0 (N0), 40 (N40), and 80 (N80) kg ha−1] and foliar application of the inoculant (Yes and No). The walnut trial was arranged as a completely randomized design with three treatments: the N-fixing microorganism, a seaweed extract, and a control. Soil N application significantly increased hazelnut yield in 2021 (1.99, 2.49, and 2.65 t ha−1 for N0, N40, and N80, respectively) but not in 2022 (average values ranging from 0.28 to 0.33 t ha−1). The inoculant application did not significantly affect hazelnut yield. In the walnut trial, no significant differences were observed among the treatments in either year. The average yields ranged from 1.72 to 2.38 t ha−1 in 2021 and 0.66 to 0.84 t ha−1 in 2022. Soil N application in hazelnuts tended to increase leaf N concentration and significantly increased kernel N concentration. The inoculant increased leaf N concentration in one of the three sampling dates but did not affect kernel N concentration. In walnuts, the inoculant did not increase leaf N concentration but significantly increased kernel N concentration in one of the two years. The seaweed extract did not influence walnut yield or leaf N concentration. None of the treatments in either trial consistently affected the concentration of other macronutrients and micronutrients in the leaves. Therefore, while the inoculant showed some potential to improve the N nutritional status of the trees, it did not affect the yield. Overall, the results of the inoculant application were not sufficiently compelling, indicating the need for further studies on these species before the commercial product can be confidently recommended to farmers.
- Soil nitrogen availability in olive orchards after mulching legume cover crop residuesPublication . Rodrigues, M.A.; Correia, Carlos M.; Claro, Ana Marília; Ferreira, Isabel Q.; Barbosa, José Carlos; Moutinho-Pereira, José; Bacelar, Eunice; Fernandes-Silva, Anabela; Arrobas, MargaridaA natural source of nitrogen (N) is needed to increase soil fertility in traditional olive orchards and to maintain the N nutritional status of olive trees. With this aim, we studied the introduction of legume cover crops in two olive orchards, which were converted into mulches and left on the ground as phytomass after they had been cut. The experiments were carried out in Suçães and Qta do Carrascal, NE Portugal, from October 2009 to January 2012. In Suçães, the ground-cover treatments were lupine (Lupinus albusL.), a mixture of 11 self-reseeding annual legume species, natural vegetation fertilized with 60 kg N hm−2and natural vegetation not fertilized. The treatments imposed in Qta do Carrascal were lupine, hairy vetch (Vicia villosa Roth.), a mixture of 11 self-reseeding annual legumes and natural vegetation. Soil N availability in the year following the establishment of the mulches was monitored by an in situ incubation technique. Olive yields and tree nutritional status were also measured. A peak of net N mineralization was recorded early in the autumn in the plots where the legume cover crops had been grown in the last season, in comparison with the natural vegetation plot. In the next spring, soil N availability was negligible even in the plots previously cropped with legume species. The effect of the legume cover crops on soil inorganic-N availability seems to have been slight and short-lived taking into account the high amounts of N contained in the mulched phytomass. The effect of legume cover crops on olive yield and leaf N concentration was statistically significant only in few occasions. The results of these experiments recommended some caution in the management of pure legume cover crops as a mulch in olive orchards due to the reduced transfer of N from legumes to olive trees.
- Um olhar sobre a gestão do solo em olival face ao aquecimento globalPublication . Rodrigues, M.A.; Raimundo, Soraia; Arrobas, MargaridaAs previsões para as alterações climáticas para as regiões do território nacional onde a oliveira tem expressão económica traçam um cenário de aumento de temperatura, com vagas de calor mais frequentes, e menor precipitação, em particular no período estival, com riscos de secas mais prolongadas. O que há de novo, então, neste cenário? Significa que o pior do clima mediterrânico, isto é, o que mais restringe atualmente a produtividade primária se está a agravar.
- Evaluation of slow release nitrogen fertilization for tall cabbage grown in autumnPublication . Santos, H.; Rodrigues, M.A.; Dias, L.G.; Arrobas, MargaridaTall cabbage (Brassica oleracea, var. costata, cv. Penca de Mirandela) is very popular in Portugal. It forms part of the traditional Christmas Eve dinner every year. The nurseries are prepared in the middle of summer and the young plants transplanted late in August. The highest growth rates of this vegetable as well as the highest demands for nitrogen (N) occur in October and early November, a typical rainy period where there is a high risk of nitrate leaching. Therefore, the use of slow release N fertilisers may be a viable option as a sound N fertilization strategy for this production system. The objectives of the research were to examine the effect on crop yield of three materials that delay N availability to plants and also to monitor when N becomes available lo the crop. Results of a pot experiment are presented where tail cabbage was grown in the autumn as a main crop and Italian ryegrass (Lolium multiflorum L.) was sown in spring in-order to evaluate the residual effect of fertilisers.
- A fertilização mineral com alta dose de azoto aumentou a produção de azeitona em olival de sequeiro, mas reduziu a matéria orgânica do solo em comparação com o uso de três corretivos orgânicosPublication . Lopes, João Ilídio; Arrobas, Margarida; Gonçalves, Alexandre; Brito, Cátia; Martins, Sandra; Moutinho-Pereira, José; Rodrigues, M.A.; Correia, Carlos M.Resíduos orgânicos de atividades domésticas ou agroindustriais devem ser reciclados, sendo o seu uso como corretivo de solo uma possibilidade interessante. Neste estudo, avaliouse durante quatro anos o efeito da aplicação de resíduos sólidos urbanos (RSU), estrume de curral (EC), cinzas de biomassa suplementadas com azoto (C+N), fertilização inorgânica comum na região (50 kg ha-1 de N, P20 S e K20) como testemunha (T) e T suplementada com 70 kg N ha- 1 (dose elevada de azoto, N+) em olival de sequeiro gerido com mobilização tradicional. O tratamento W aumentou a produtividade em comparação com os outros tratamentos (+ 165% do que RSU), tendo o N disponível mostrado ser a principal razão, em estreita associação com os incrementos da atividade fotossintética e da dimensão da superfície assimiladora a partir do terceiro ano do estudo. Por outro lado, em geral, as árvores tratadas com corretivos orgânicos apresentaram taxas fotossintéticas líquidas similares às plantas que receberam fertilização mineral convencional. As aplicações de RSU e EC aumentaram o teor de matéria orgânica no solo, os níveis de fósforo e a capacidade de troca catiónica, deixando boas indicações para o futuro, embora tenham fornecido pouco N às éÍrvores. O tratamento W reduziu significativamente o teor de matéria orgânica no solo (-63% do que RSU), resultado atribuído em parte ao sistema de gestão do solo por não permitir o desenvolvimento de vegetação herbácea, mas também a um efeito conhecido como interação do N adicionado, aspeto que compromete a sustentabilidade dessa estratégia de fertilização. Embora os RSU e as cinzas de biomassa possam estar associados a riscos de contaminação ambiental com metais pesados, neste estudo os níveis de metais no solo ou nos tecidos das plantas não foram preocupantes, pelo que a sua utilização nos olivais pode ser recomendada embora os seus efeitos devam continuar a ser monitorizados.
- Valor agronómico de compostados à base de folhas de lúpuloPublication . Afonso, Sandra; Arrobas, Margarida; Pereira, Ermelinda; Rodrigues, M.A.Atualmente, o principal destino do lúpulo cultivado no mundo é a produção de cerveja. Não obstante, desde a antiguidade que inúmeros usos se conhecem ao lúpulo, nomeadamente na medicina natural para tratar diversas enfermidades, como planta ornamental, na alimentação humana e também como forragem e nas camas do gado. O lúpulo é uma planta trepadeira que chega a ultrapassar sete metros de altura, produzindo uma elevada quantidade de biomassa que origina elevada exportação de nutrientes. Os cones (inflorescências femininas) destinados à produção de cerveja representam uma pequena parte da biomassa produzida. No final da ripagem dos cones remanescem grandes quantidades de caules e folhas. Alternativas de aproveitamento destes recursos deverão ser equacionadas numa ótica de economia circular. Sendo uma planta de elevada exportação as folhas deverão ter um teor de nutrientes interessante para efeitos de compostagem. A presente investigação teve por objetivo avaliar o potencial de aproveitamento da biomassa produzida nos campos de lúpulo, nomeadamente das folhas, através de compostagem. O ensaio consistiu na compostagem de folhas de lúpulo com palha e com estrume em sete combinações diferentes: C1 (folhas/estrume,1/5); C2 (folhas/estrume,1/1); C3 (folhas/estrume,1/3); C4 (folhas/palha,1/2); C5 (folhas/palha,1/1); C6 (folhas/palha,1/0.5); C7 (folhas/palha/cinza, 1/1/0,004). Posteriormente os compostos obtidos foram utilizados como fertilizante orgânico no crescimento de alfaces, em vasos, utilizando três doses D0, D1 e D2 (0, 20 e 40 t /ha de matéria seca). Verificou-se que os compostados C6 e C7 apresentaram concentrações de N nos tecidos mais elevadas e mais baixas, respetivamente. Os teores mais elevados de nitratos e de amónia nos tecidos registaram-se com os compostados C2 e C5, respetivamente. A maior e a menor produção de biomassa registou-se para a dose D2, respetivamente para os compostados C6 e C4. As análises microbiológicas efetuadas aos solos, após a colheita das alfaces, indicaram uma variação significativa entre tratamentos na quantidade média de fungos e actinomicetas, com valores mais elevados a registarem-se nos solos com os compostados C4 (dose D2) e C6 (dose D1 e D2). A respiração basal monitorizada ao longo de 10 dias registou valores cumulativos significativamente diferentes, na sequência C1D1 > C4D2 > C6D2.
- A introdução de pastagens na rotação melhora a fertilidade do soloPublication . Aguiar, Peltier; Arrobas, Margarida; Ferreira, Isabel Q.; Freitas, Sara L.; Rodrigues, M.A.A rotação de culturas é a base da sustentabilidade dos sistemas de cultivo. A rotação de culturas permite diminuir os problemas fitossanitários e reduzir custos e impactes ambientais com o uso de pesticidas. A rotação de culturas podem também promover a fertilidade do solo se nela forem introduzidas leguminosas, devido à sua capacidade em obter azoto a partir da atmosfera. Na área das pastagens, as rotações são frequentemente organizadas na forma de ley-farming, isto é, a uma pastagem temporária segue-se o cultivo de cereais ou de outras plantas não leguminosas que beneficiem da fertilidade do solo acumulada pela presença das leguminosas e dos dejetos dos animais em pastoreio. Na Q.ta do Poulão da Escola Superior Agrária de Bragança, está instalada uma rotação cuja sequência de culturas foi uma pastagem de cinco anos seguida de cinco anos de monocultura de milho silagem. No presente, decorre um estudo que consiste em avaliar o valor fertilizante da componente pastagem da rotação. O estudo tem componentes de avaliação da disponibilidade de nutrientes em campo, ensaios em vasos de avaliação da biodisponibilidade de nutrientes e análises químicas laboratoriais clássicas. No ano de mudança da rotação, em que a folha que esteve de pastagem passou a ser semeada de milho e vice-versa, colheram-se amostras de solo em ambas as folhas e duas profundidades (0-10 e 10-20 cm). Neste trabalho, apresentam-se resultados da avaliação da disponibilidade de azoto no solo através de uma experiência em vasos em que foi cultivada nabiça (uma espécie nitrófila). A produção de biomassa variou entre 1.72 e 4.27 g/vaso, no solo das folhas cultivadas com milho (0- 10 cm) e pastagem (0-10 cm), respetivamente. A concentração de azoto nos tecidos não variou significativamente, devido à grande limitação do nutriente para o crescimento das plantas no interior dos vasos e ao efeito de diluição. O azoto exportado foi de 31.42 e 81.91 mg/vaso no solo das folhas cultivadas com milho e pastagem, respetivamente. Na folha da pastagem o azoto recuperado foi de 81.91 e 48.57 mg/vaso, respetivamente nas camadas 0-10 cm e 10-20 cm. A maior fertilidade da camada superficial será devida ao maior desenvolvimento dos sistemas radiculares à superfície e ao maior efeito fertilizante dos dejetos dos animais nessa camada. Na folha de milho, o azoto recuperado foi de 31.42 e 41.09 mg N/vaso, respetivamente na camada superficial e mais profunda. O fato da camada mais profunda apresentar maior disponibilidade de azoto no solo será devida ao efeito das mobilizações regulares que se fazem com charrua de aivecas na cultura do milho. Este estudo demostra, de forma inequívoca, o papel das pastagens temporárias na promoção da fertilidade do solo.