Organic acids in the rhizosphere and phytoavailability of sewage sludge-borne trace elements

Abstract

-The aim of this work was to quantify low molecular weight organic acids in the rhizosphere of plants grown in a sewage sludge-treated media, and to assess the correlation between the release of the acids and the concentrations of trace-elements in the shoots of the plants. The species utilized in the experiment were cultivated in sand and sewage sludge-treated sand. The acetic, citric, lactic, and oxalic acids, were identified and quantified by high performance liquid chromatography in samples collected from a hydroponics system. Averages obtained from each treatment, concentration of trace elements in shoots and concentration of organic acids in the rhizosphere, were compared by Tukey test, at 5% of probability. Linear correlation analysis was applied to verify an association between the concentrations of organic acids and of trace elements. The average composition of organic acids for all plants was: 43.2, 31.1, 20.4 and 5.3% for acetic, citric, lactic, and oxalic acids, respectively. All organic acids evaluated, except for the citric acid, showed a close statistical agreement with the concentrations of Cd, Cu, Ni, and Zn found in the shoots. There is a positive relationship between organic acids present in the rhizosphere and trace element phytoavailability.Index terms: biosolid, exudates, heavy metals, availability. Ácidos orgânicos na rizosfera e fitodisponibilidade de elementos-traço originários de lodo de esgotoResumo -O objetivo deste estudo foi quantificar ácidos orgânicos de baixo peso molecular presentes na rizosfera de plantas cultivadas na presença de lodo de esgoto e avaliar a correlação entre a liberação dos ácidos e a concentração de elementos-traço nas plantas. As espécies utilizadas no experimento foram cultivadas em areia e areia com lodo de esgoto. Os ácidos acético, cítrico, lático e oxálico foram identificados e quantificados por cromatografia líquida de alta eficiência em amostras coletadas de um sistema hidropônico. As médias obtidas em cada tratamento, para concentração de elementos-traço na parte aérea e para concentração de ácidos orgânicos rizosféricos, foram comparadas pelo teste de Tukey, a 5% de probabilidade. A análise de correlação linear foi utilizada para verificar a associação entre as concentrações de ácidos orgânicos e elementos-traço. A média de composição dos ácidos orgânicos para todas as plantas foi 43,2, 31,1, 20,4 e 5,3%, para os ácidos acético, cítrico, lático e oxálico, respectivamente. Todos os ácidos orgânicos, com exceção do cítrico, correlacionaram-se com as concentrações de Cd, Cr, Cu, Ni e Zn na parte aérea das plantas. Existe associação entre ácidos orgânicos rizosféricos e fitodisponibilidade de elementos-traço.Termos para indexação: biossólido, exsudatos, metais pesados, disponibilidade.

Trace Elements in Biosolids‐Amended Soils

“…They showed that the one-time extraction did not remove all of the extractable elements in the soils. The total extractable trace elements (pool) might be obtained by fitting the cumulative element removal through successive extractions to an exponential decay model [83]. The rhizosphere-based organic acid mixtures extracted more trace elements than the commonly used chemical extracting agents.…”

Organic compounds from plant extracts and their effect on soil phosphorus availability

“…Similar results were found by Amaral et al (2004), after the application of black oat and radish residues in soil. However, Pires et al (2007) found a reasonable quantity of organic acids in the leachates, but only when the rhizosphere zone solution was extracted from the soil, which revealed the presence of acetic, lactic and oxalic acids and trace concentrations of butyric, citric, fumaric, gluconic, malic, succinic, and tartaric acids.…”

Aporte de nutrientes em solos tratados com lodo de esgoto: estudo de caso da região de Campo Mourão, Noroeste do Paraná

“…Os lotes analisados apresentam características corretivas de acidez do solo, sendo o cálcio (Ca) e o magnésio (Mg) encontrados em elevadas concentrações, devido à adição de óxidos e hidróxidos de Ca e Mg, no processo de higienização por EAP. Dessa forma, os teores de Cálcio total (Tabela 3) foram superiores a 1,9% de ST para lodo de sistema de lodos ativados convencional (BORGES; COUTINHO, 2004) e 2,5 % de ST para lodo de digestor anaeróbio gerado no processo de lodos ativados (PIRES et al, 2007).…”