Differential behavior of the summer cover crops in the absorption and translocation of copper / Comportamento diferencial das plantas de cobertura de verão na absorção e translocação do cobre

ABSTRACT: Phytoremediation is an alternative technique used to treat copper-contaminated soils. The objective of this research was to explore the behavior of nine summer cover crops regarding the growth, absorption and translocation of copper in soils with contamination levels exceeding the Value of Prevention, with a view to selecting plants for phytoremediation programs. In the experiments the Cambisol was contaminated with copper, added in doses of 0, 100, 200, 400, 500 and 600mg kg-1, in which the following nine plants were cultivated under greenhouse conditions: Canavalia ensiformis, Cajanus cajan, Dolichos lablad, Mucuna cinereum, Mucuna aterrima, Crotalaria juncea, Crotalaria spectabilis, Pennisetum glaucum and Paspalum notatum. At 90 days after sowing the plants were evaluated for dry mass of shoot and root, Cu, N, P, K, Ca, Zn, and Fe levels in the shoot and Cu in the roots. High soil Cu levels induced a decline in the phosphorus absorption by the plants. Canavalia ensiformis displayed high potential for phytoextraction as these plants could translocate high copper concentrations to the aerial plant parts, while the Mucuna cinereum and M. aterrima are indicated for the copper phytostabilization programs, due to the high copper accumulation in their root systems.

RESUMO: A fitorremediação é uma alternativa para o tratamento de solos contaminados com cobre. O objetivo do trabalho foi conhecer o comportamento de nove plantas de cobertura de verão quanto ao crescimento, absorção e translocação do cobre em solos com contaminação acima dos Valores de Prevenção, com vistas a seleção de plantas para programas de fitorremediação. Um Cambissolo foi contaminado com doses de 0, 100, 200, 400, 500 e 600mg kg-1 de cobre e cultivado em casa de vegetação com nove plantas: Canavalia ensiformis, Cajanus cajan, Dolichos lablad, Mucuna cinereum, Mucuna aterrima, Crotalaria juncea, Crotalaria spectabilis, Pennisetum glaucum e Paspalum notatum. Aos 90 dias após a semeadura as plantas foram avaliadas quanto à produção de massa seca de parte aérea e raízes, teores de Cu, N, P, K, Ca, Zn, e Fe na parte aérea e de Cu nas raízes. As altas concentrações de Cu no solo reduziram a absorção de fósforo pelas plantas. O feijão-de-porco apresenta potencial para a fitoextração, pois apresentou translocação de altas concentrações de cobre para os tecidos aéreos, enquanto que as mucunas preta e cinza são indicadas para programas de fitoestabilização de cobre, pois acumularam elevada concentração de cobre no sistema radicular.

Liming as a means of reducing copper toxicity in black oats / Calagem como forma de redução da toxidez por cobre em aveia preta

ABSTRACT: Soils which are cultivated with grapevines have high available copper (Cu) content, which can be toxic to cover crops cohabiting vineyards, such as black oats. This study aimed to assess the effect of liming in reducing Cu toxicity in black oats grown in sandy soils. Samples of a Typic Hapludalf were collected at 0-20cm, dried and subjected to the addition of Cu (0 to 50Mg kg-1) and limestone (0, 1.5, and 3.0Mg ha-1). The soil was placed in a rhizobox and black oats were grown for 30 days. We assessed root and shoot dry matter production, copper (Cu), calcium (Ca) and magnesium (Mg) contents in the tissues; Cu content in the root symplast and apoplast, as well as Cu, carbon and pH values in the rhizosphere and bulk soil. Liming reduced Cu toxicity in black oats. Cu was preferentially accumulated in the roots, mostly in the apoplast, which may be the result of a plant tolerance mechanism to prevent the transport of Cu to the shoots.

RESUMO: Solos cultivados com videiras possuem alto teor de cobre (Cu) disponível, que pode ser tóxico às plantas de cobertura do solo que coabitam vinhedos, como a aveia preta. O estudo objetivou avaliar o efeito da calagem na redução da toxidez por Cu em plantas de aveia preta cultivadas em solo arenoso. Amostras de um Argissolo Vermelho foram coletadas na camada de 0-20cm, secas e submetidas à adição de duas doses de Cu (0 e 50Mg kg-1) e três de calcário (0, 1,5 e 3,0Mg ha-1). O solo foi acondicionado em rhizobox e submetido ao cultivo de aveia preta durante 30 dias. Avaliaram-se a produção de matéria seca das raízes e da parte aérea, o teor de cobre (Cu), cálcio (Ca) e magnésio (Mg) nos tecidos; o teor de Cu no simplasto e apoplasto das raízes, e os teores de Cu, de carbono e valores de pH no solo rizosférico e não rizosférico. A aplicação de calcário reduziu a toxidez por Cu na aveia preta. O Cu foi preferencialmente acumulado nas raízes, especialmente no apoplasto, o que pode ser resultado de mecanismo de tolerância das plantas para evitar o transporte de parte do elemento para a parte aérea.

Effect of arbuscular mycorrhizal fungi on young vines in copper-contaminated soil

Abstract High copper (Cu) levels in uprooted old vineyard soils may cause toxicity in transplanted young vines, although such toxicity may be reduced by inoculating plants with arbuscular mycorrhizal fungi (AMF). The objective of this study was to evaluate the effects of AMF on the plant growth, chlorophyll contents, mycorrhizal colonization, and Cu and phosphorus (P) absorption in young vines cultivated in a vineyard soil contaminated by Cu. Commercial vineyard soil with high Cu levels was placed in plastic tubes and transplanted with young vines, which were inoculated with six AMF species (Dentiscutata heterogama, Gigaspora gigantea, Acaulospora morrowiae, A. colombiana, Rhizophagus clarus, R. irregularis) and a control treatment on randomized blocks with 12 replicates. After 130 days, the mycorrhizal colonization, root and shoot dry matter (DM), height increment, P and Cu absorption, and chlorophyll contents were evaluated. The height increment, shoot DM and chlorophyll contents were not promoted by AMF, although the root DM was increased by R. clarus and R. irregularis, which had the greatest mycorrhizal colonization and P uptake. AMF increased Cu absorption but decreased its transport to shoots. Thus, AMF species, particularly R. clarus and R. irregularis, contribute to the establishment of young vines exposed to high Cu levels.

Perdas de nitrogênio do solo e resposta do pessegueiro à adição de composto orgânico / Loss of soil nitrogen and peach yield with the addition of organic compost

A aplicação de composto orgânico no solo pode incrementar a produção de pêssego, porém parte do N pode ser perdido por lixiviação e volatilização. O trabalho objetivou avaliar o estado nutricional das plantas, a produção de pêssego, a lixiviação de formas de N no solo e a volatilização de N-NH3 em um pomar de pessegueiro com a adição de composto orgânico produzido a partir de resíduos de agroindústrias de suco, resíduos de abatedouro de aves e serragem. O pomar foi implantado em 2009 e, em julho de 2010, 2011 e 2012, foram aplicados 0, 3, 6, 12 e 24L de composto por m2 e avaliaram-se os teores totais de nutrientes nas folhas e a produção. Em 2012, usando lisímetros instalados a 20 e a 40cm de profundidade, avaliaram-se as formas de N lixiviadas na solução percolada nos tratamentos 0 e 24L de composto. Usando câmeras coletoras, foi avaliada a volatilização de N-NH3 em todos os tratamentos até 478h depois da deposição do composto no solo. A aplicação de composto na superfície do solo incrementou o teor de K e N nas folhas completas, aumentando a produção de frutos. A aplicação de composto no florescimento aumentou a concentração de nitrato na solução do solo, somente na profundidade de 20cm. A emissão de amônia aumentou com o incremento da dose de composto aplicado, especialmente e nos períodos de maior temperatura.

The application of organic compost to the soil can increase the production of peach, although part of the N may be lost by leaching and volatilization. The aim of this study was to evaluate the nutritional status, yield of peaches, leaching of N forms and volatilization of NH3-N in a peach orchard with the addition of compost produced from agroindustrial juice waste, poultry slaughterhouse residues and sawdust. The orchard was established in 2009, and in july 2010, 2011 and 2012 the quantities of 0, 3, 6, 12 and 24L of organic compost per m2 were applied on a peach orchard and the total nutrient content in leaves and production was evaluated. In 2012, using lysimeters installed at 20 and 40cm deep in the soil, it was measured the forms of N in the solution in the treatments of 0 and 24L of compost. The volatilization of NH3-N was assessed in all the treatments up to 478h after compost application on the soil. The application of compost on the soil surface increased the content of K and N in whole leaves, increasing fruit production. The compost application at flowering increased the concentration of nitrate in the soil solution at a depth of only 20cm. The ammonia emission increased especially with the augmenting dose of compost applied, and in periods of higher temperature.

Lixiviação e volatilização de nitrogênio em um Argissolo cultivado com videira submetida à adubação nitrogenada / Lixiviation and volatilization of nitrogen in Sandy Typic Hapludalf soil cultivated with grapevine submitted to the nitrogen fertilization

O nitrogênio (N) aplicado na superfície do solo em vinhedos pode ser perdido por volatilização ou lixiviação, sendo uma das possíveis explicações para o baixo aproveitamento de N pelas videiras. O trabalho objetivou avaliar as perdas de N por volatilização e lixiviação do N mineral em solo cultivado com videira submetida à adubação nitrogenada. Foram instalados dois experimentos em um vinhedo de Cabernet Sauvignon, em Rosário do Sul (RS), Brasil. No experimento 1, foram instalados lisímetros no solo que recebeu a aplicação de 0, 40, 80 e 120kg de N ha-1 ano-1 na forma de ureia e, durante o período de agosto a dezembro de 2009, foi coletada a solução do solo para a análise de N mineral. No experimento 2, foram instaladas câmaras coletoras no solo que recebeu, em agosto de 2010, a aplicação de 0, 20, 40, e 80kg de N ha-1 ano-1 na forma de ureia, 40kg de N ha-1 ano-1 de composto orgânico e 40kg de N ha-1 ano-1 de ureia revestida com polímeros, para avaliar a volatilização de N-NH3 do momento da aplicação até 80 horas depois da aplicação. As maiores concentrações de nitrogênio mineral na solução lixiviada foram encontradas nas doses mais elevadas de fertilizante mineral aplicado e ao longo da brotação e florescimento das videiras, o que pode diminuir o aproveitamento do nutriente pelas plantas. Os maiores fluxos e perdas de amônia do solo cultivado com videira para a atmosfera aconteceram nas doses mais elevadas de nitrogênio mineral aplicado, especialmente, depois de 44 horas da sua aplicação sobre a superfície do solo. A aplicação de ureia revestida com polímeros e composto orgânico promoveram as menores perdas de amônia por volatilização, o que pode estimular o aproveitamento de nitrogênio pelas videiras.

Nitrogen (N) applied in vineyards may be lost through volatilization or lixiviation. Two experiments were carried out to evaluate the N losses through volatilization or lixiviation in vineyard submitted the N fertilization, at Sandy Typic Hapludalf soil in Southern Brazil. In the experiment 1, the treatments were applications of 0, 40, 80 and 120kg N ha-1, as urea form, and analyze N concentration in soil solution. The soil solution was collected by lysimeters during the cycle of the grapevines. In the experiment 2, the treatments were 0, 20, 40, and 80kg N ha-1, as urea form, 40kg ha-1 N as composed organic form and 40kg N ha-1 as urea covered with polymer to evaluate ammonia volatilization until 80 hours after N fertilization. The largest concentration of mineral nitrogen were detected in the leach solution from treatments of higher doses of mineral fertilizer, along the budding and along the flowering of grapevines and this factors may decrease the nutrient efficiency. The largest flows and losses of ammonia to the atmosphere from a soil cultivated with grapevines happened at treatments with highest doses of mineral nitrogen. The highest lose happened 44 hours after fertilizer application on soil surface. The application of urea coated with polymers and organic compounds showed the smallest ammonia losses by volatilization, which may improve nitrogen efficiency by grapevines.

Produção e composição química da uva de videiras Cabernet Sauvignon submetidas à adubação nitrogenada / Grapes yield and chemistry composition in Cabernet Sauvignon grapevine with nitrogen fertilization

A adubação nitrogenada em videiras é realizada para suprir a demanda da planta pelo nutriente. Porém, o nitrogênio (N) deve ser usado com prudência porque afeta a produção e a composição química da uva e do seu mosto, nem sempre na mesma direção. O trabalho objetivou avaliar o efeito da aplicação de N na produção de uva, em seus componentes e na composição química do seu mosto. O experimento foi desenvolvido na safra 2004/05, em vinhedo de viníferas Cabernet Sauvignon, na área experimental da Embrapa Uva e Vinho, em Bento Gonçalves, Rio Grande do Sul (RS), sobre NEOSSOLO LITÓLICO. Os tratamentos foram testemunha, 15, 30, 45 e 60kg ha-1 de N aplicados durante o ciclo vegetativo e produtivo. Na maturação, a uva foi colhida, e o seguintes variáveis foram avaliadas: a produção por planta e por hectare, o comprimento e a largura de cachos e a massa de 100 bagas. Foram coletadas bagas de uva, sendo uma parte amassada, e no mosto foram determinados os sólidos solúveis totais, o pH, a acidez total, o ácido tartárico e málico, os polifenóis totais, as antocianinas e o N amoniacal. As bagas restantes foram trituradas, e foi analisado o total de N, P, K, Ca e Mg. Os resultados mostraram que a produção de uva de viníferas Cabernet Sauvignon em solos com teores médios de matéria orgânica é máxima com a aplicação de doses de 15 e 30kg ha-1 de N. A aplicação de N aumenta os teores de N amoniacal no mosto, mas diminui as antocianinas, e aumenta a porcentagem de K nas bagas, o que interfere na cor dos vinhos tintos e na formação de precipitados.

Fertilization of grapevines with N is generally accomplished to supply the demand for N. However N should be used with prudence because affect the yield and chemical composition of the grape and your must. The experiment was carried out in 2004/05, to evaluate the effect of N fertilization on the grape yield and on the chemical composition of the grape and must of Cabernet Sauvignon grapevines, at Udorthent soil at Southern Brazil, Bento Gonçalves city. The treatments were control, 15, 30, 45 and 60kg ha-1 N, added during the vegetative and productive period. In the maturation, the grape was collected. Grape yield by plant and by hectare, length and width of bunches were evaluated and 100 berries were weighted. Berries were collected and a part of them was used to evaluate soluble solids in the must, pH, total acidity, tartaric acid, malic acid, total phenols, anthocyanins and N ammonia. The remaining berries were triturated and used to evaluated total N, P, K, Ca and Mg. The results showed that the yield of Cabernet Sauvignon grapevines in soils with medium content of organic matter is maximum with the fertilization of 15 and 30kg ha-1 N. The N fertilization increased the values of ammonia in the must and potassium percentage in the berry, but decreased the values of anthocyanins, what interferes the color of red wines and the formation of precipitate

Produção, composição da uva e teores de nitrogênio na folha e no pecíolo em videiras submetidas à adubação nitrogenada / Grapes yield, composition and nitrogen content in leaf and leaf petioles in grapevine with nitrogen fertilization

A videira tem grande importância econômica no Sul do Brasil, mas sua produtividade está associada à utilização de fertilizantes, especialmente nitrogenados, que afetam a produtividade e a composição das bagas. O seu estado nutricional pode ser avaliado pelo teor de N na folha completa e no pecíolo. O trabalho objetivou avaliar como a aplicação de N afeta o seu teor na folha completa e pecíolo, usados para a recomendação de N à videira, e sobre a produção e composição química da uva. O trabalho compreendeu dois experimentos realizados em um vinhedo comercial no município de Planalto (RS), safra 2006/07, sobre um Cambissolo. No experimento 1, videiras Bordô e no experimento 2, Couderc 13 foram submetidas à aplicação de 0, 30, 60 e 90kg ha-1 de N, sendo 50 por cento aplicado após o inicio da brotação, 25% durante a brotação e 25% durante a floração. No pleno florescimento e na mudança da cor da uva foram coletadas folhas completas (limbo+pecíolo) e pecíolos, que foram secos, moídos e preparados à análise de N total. Na maturação da uva foram coletados, aleatoriamente, cinco cachos no centro e na parte externa da planta, pesados, determinado o comprimento, a largura e, em seguida, retiradas 100 bagas, pesadas e reservadas. Posteriormente, os demais cachos foram coletados e pesados para a determinação da produção de uva por planta e produção por hectare. As amostras de bagas reservadas foram trituradas e analisado o total de N, fósforo (P) e potássio (K). Os resultados mostram de forma destacada que as amostras de folhas completas, coletadas no pleno florescimento na cultivar "Bordô" e "Couderc 13", são adequadas para avaliar a disponibilidade de N na planta. A aplicação de N mineral aumentou a produção de uva na cultivar "Bordô" e o total de N nas bagas em ambas as cultivares.

The vine has an economic importance in the South of Brazil, but its productivity is associated with the utilization of fertilizers, especially nitrogen (N) ones, which affects the productivity and the composition of the grapes. Its nutritional state can be evaluated by the N content in the foliar lamina and petiole. Two experiments were carried out in 2006/07 to evaluate the effect of the N fertilization in the N content of the foliar lamina and petiole, which is used for the N recommendation, yield and grape composition of vine, at Haplumbrept soil in Southern Brazil, Planalto city. Bordô vines of the experiment 1 and Couderc 13 ones of the experiment 2 were submitted to applications of 0, 30, 60 and 90kg ha-1 of N as follow: 50 percent was applied after the beginning of bud burst, 25% during bud burst and 25% during the flowering. Samples of the foliar lamina and petiole were collected in the flowering and verasion. The samples were dried, grinded and prepared to the total N analysis. By the time of the grape maturation, five bunches were collected randomly in the center and in the external part of the plant, which were weighted and submitted to length and wide measurements. Sequentially, 100 grapes were taken from these bunches, weighted and reserved. Following, the other bunches were collected and weighted, in order to determine the yield per plant and per hectare. Berries reserved were triturated and N-total, P and K were evaluated. The results clearly showed that the samples of foliar lamina collected in the flowering of the 'Bordô' and 'Courdec 13' cultivars were suitable to evaluate the availability of N in the plant. The N fertilization had increased the yield of grape in the Bordô cultivar and the total N in the grapes of both cultivars.

Aplicação de nitrogênio em videiras na Campanha Gaúcha: produtividade e características químicas do mosto da uva / Application of nitrogen in grapevines in the campaign of the Rio Grande do Sul: productivity and chemical characteristics of the grape must

A aplicação de N na videira, em geral, causa grande impacto na produção e nas características químicas da uva e do seu mosto e, conseqüentemente, no vinho. Este trabalho objetivou avaliar o efeito da aplicação de N na produção de uva e nas características químicas desejáveis do mosto. O experimento foi conduzido na safra 2004/05 em vinhedo comercial de viníferas Cabernet Sauvignon, na Empresa Pernod Ricard Brasil/Almadén, em Santana do Livramento, RS, sobre Argissolo Vermelho distrófico arênico. Os tratamentos constaram da aplicação de 0, 15, 30, 45, 60 e 85kg ha-1 de N. Na maturação, a uva foi colhida e avaliada a produção por planta, por hectare, o comprimento e a largura de cachos, e o peso de 100 bagas. Foram coletadas bagas de uva, sendo uma parte amassada e, no mosto, foram determinados os sólidos solúveis totais, o pH, a acidez total, o ácido tartárico, o ácido málico, os polifenóis totais, as antocianas e o N amoniacal. As bagas restantes foram trituradas e analisado o total de N, P, K, Ca e Mg. Os resultados mostraram que a aplicação de N em viníferas Cabernet Sauvignon não afetou a produção de uva e os componentes de rendimento. Além disso, a aplicação de doses crescentes de N em viníferas Cabernet Sauvignon, de forma destacada, aumentou, no mosto, os valores de acidez total e N amoniacal e diminuiu os valores de antocianas e, na baga de uva, aumentou a porcentagem do total de N e K.

The N fertilization in vines, in general, causes great impact in the yield and in chemistries characteristics of the grape and your must, consequently of the wine. The experiment was carried out in 2004/05, to evaluate the effect of the N fertilization in the grape yield and in chemistries characteristics of the must of Cabernet Sauvignon vines, at Sandy Typic Hapludalf soil in Southern Brazil, Santana do Livramento. The treatments were 0, 15, 30, 45, 60 and 85kg ha-1 N. In the maturation, the grape was collection and evaluate yield vine, yield hectare, length and width of bunches, and weight 100 berry. Berries were collected, a part mass the evaluate in the must soluble solids, pH, total acidity, tartaric acid, malic acid, total phenols, anthocyanins and N ammonia. The remaining berries were triturated and evaluate total N, P, K, Ca and Mg. The results showed that the N fertilization did not affect the grape yield and yield components. The application of N rates increased in the must the total acidity and N ammonia, and decreased anthocyanins, and in berry increased the percentage total N and K.

Avaliação do método de perda de peso por ignição na análise de matéria orgânica em solos da Serra Gaúcha do Rio Grande do Sul / Evaluation of the loss-on-ignition method in the organic matter analysis in soils of the Serra Gaucha of the Rio Grande do Sul

A matéria orgânica do solo nos laboratórios de rotina de análise de solo, em geral, é determinada por métodos de combustão úmida. Entretanto, esses métodos contaminam com cromo os efluentes laboratoriais. Assim, surge a necessidade de avaliar métodos alternativos de determinação da matéria orgânica do solo. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho do método de perda de peso por ignição como método alternativo e que não possui o contaminante cromo na análise de matéria orgânica do solo, tendo sido realizado no Laboratório de Análise de Solo e Tecido Vegetal da Embrapa Uva e Vinho, no município de Bento Gonçalves, RS. Amostras de dezenove solos não-cultivados e cobertos com pastagem natural da região fisiográfica da Serra Gaúcha do RS, com argila variando de 210 a 530g kg-1 foram coletadas na camada de 0-20cm. Os solos foram secodos ao ar, passados em peneira com malha de 2mm, retirados, manualmente, resíduos de vegetais remanescentes no solo, macerados, novamente passados em peneira com malha de 1mm e preparados para a análise de C orgânico pelos métodos de perda de peso por ignição, Walkley-Black e solução sulfocrômica. Os dados mostraram que o método de perda de peso por ignição e o método de combustão úmida Walkey-Black, em geral, estimaram percentagens de matéria orgânica menores que os determinados pela solução sulfocrômica. Assim, a adoção do método de perda de peso por ignição, que não possui o contaminante cromo, necessita de calibração para as correções das diferenças, desde que se admita o método Walkey-Black e de solução sulfocrômica como métodos de referência e que estimem com maior precisão os teores de matéria orgânica em solos.

Soil organic matter evaluation in soil analysis laboratories is done using wet combustion methods. But, these methods contaminate the laboratories waste with chromium, so it is impacted find alternative methods to measure soil organic matter. The work was carried out in Embrapa Grape and Wine soil analysis laboratory to evaluate the loss-on-ignition as an alternative to wet combustion method to measure organic matter content in a group of soils from Rio Grande do Sul, in Southern Brazil. Nineteen soils not cultivated with clay content varying from 210 and 530g kg-1, were collected in layer 0-20cm. The soils were dried, 2mm sieved, grounded and prepared organic carbon analysis with loss-on-ignition, Walkley-Black and sulfochromic solution methods. The results showed that the loss-on-ignition method and Walkey-Black, in general, determined smaller percentage of organic matter than the sulfochromic solution method. Thus, the adoption at loss-on-ignition method, that doesnÆt use the pollutant chromium, needs calibration to correct the differences, since the Walkey-Black method and sulfochromic solution are asked as reference methods and estimate with great precision the percentage of soil organic matter.