Relationship between root exudation of organic carbon and physiological variables of irrigated rice cultivars / Relação entre exsudação radicular de carbono orgânico e variáveis fisiológicas de cultivares de arroz irrigado

ABSTRACT: Rhizospheric carbon resulting from root exudation is one of the substrates used by the soil microbiota, and reflects methane (CH4) emissions in anoxic environments such as irrigated rice cultivation. With the increase of the photosynthetic capacity of the plant in the reproductive period, there is greater accumulation of biomass which, in turn, increases the rate of root exudation. However, genotypic variations in the physiological aspects of rice plants may be related to the amount of root exudates. Ten cultivars of irrigated rice were evaluated for the exudation rate of total organic carbon (EXRToc), shoot dry matter (SDM), and physiological variables related to photosynthesis during the full flowering (blooming) period. Two experiments were conducted in the greenhouse of the Department of Soils of the UFSM (University of Santa Maria, Santa Maria, RS, Brazil) in a completely randomized experimental design. The cultivars presented significant differences in EXRToc, SDM, and all physiological variables as well as positive and significant correlations between EXRToc and physiological variables. Early cultivars were more inefficient in the physiological variables reflecting reduced values of EXRToc and SDM whereas medium-cycle cultivars were more efficient with larger EXRToc and SDM reflections.

RESUMO: O carbono rizosférico resultado da exsudação radicular é um dos substratos utilizados pela microbiota do solo, refletindo-se nas emissões de metano (CH4) em ambientes anóxicos, como no cultivo de arroz irrigado. Com o aumento da capacidade fotossintética da planta no período reprodutivo, ocorre acúmulo maior de biomassa, que por sua vez, impulsiona aumento na taxa de exsudação radicular. Entretanto, variações genotípicas nos aspectos fisiológicos das plantas de arroz podem se relacionar com a quantidade de exsudatos radiculares. Foram avaliadas dez cultivares de arroz irrigado quanto a taxa de exsudação de carbono orgânico total (TEXCOT), matéria seca da parte aérea (MSPA) e variáveis fisiológicas relacionadas com a fotossíntese no período de florescimento pleno. Dois experimentos foram conduzidos na casa de vegetação do Departamento de Solos da UFSM em delineamento experimental inteiramente casualizado. As cultivares apresentaram diferenças significativas na TEXCOT, na MSPA e em todas as variáveis fisiológicas, bem como, correlações positivas e significantes entre TEXCOT e as variáveis fisiológicas, sendo que as cultivares de ciclo precoce se mostraram mais ineficientes nas variáveis fisiológicas refletindo em valores reduzidos de TEXCOT e MSPA, enquanto que as cultivares de ciclo médio se mostraram mais eficientes com reflexos em maiores TEXCOT e MSPA.

Isotopic abundance of 13 C and contribution of eucalyptus biomass to soil organic matter conversion / Abundância isotópica do 13C e contribuição da biomassa de eucalipto na conversão da matéria orgânica do solo

ABSTRACT: It has become possible to evaluate the conversion of soil organic matter (SOM) in pastures and arboreal crops due to the difference between the photosynthetic cycles of Eucalyptus (C3) and most grasses (C4). The auto analyzer method coupled to the IRMS (Isotope Ratio Mass Spectrometer) in the present study evaluated the 13C content in soil profiles of Eucalyptus plantations of different ages (2, 10 and 21 years), in natural regeneration areas and natural grazing fields, and estimated the SOM conversion of each crop type of. The initial management of all sampled areas was natural pasture. The following profile layers were evaluated: 0-5, 5-10, 10-20, 20-30, 30-40, 40-50, 50-70 and 70-90cm, and the contribution of Eucalyptus biomass over the years of farming was estimated in the SOM conversion process. After 2 years of planting Eucalyptus, the beginning of pasture carbon conversion process occurred in the surface layer (0-5cm). Ten years after planting, the process of converting organic matter by arboreal crops reached the layers up to 20cm. After 21 years of planting and in natural regeneration areas, the entire profile has already been changed by planting Eucalyptus and native tree species.

RESUMO: A avaliação da conversão da matéria orgânica do solo (MOS) entre pastagens e cultivos arbóreos, tornou-se possível graças a diferença entre os ciclos fotossintéticos do eucalipto (C3) e da maioria das gramíneas (C4). Com o autoanalisador acoplado ao IRMS (isotope ratio mass spectrometer) e a avaliação da abundância isotópica de 13C, o presente estudo estimou a conversão da MOS em perfis do solo sob plantio de eucaliptos de diferentes idades (2, 10 e 21 anos), em área de regeneração natural e em campo de pastagem natural. O manejo inicial de todas as áreas amostradas era de pastagem natural. Foram avaliadas as seguintes camadas do perfil: 0-5, 5-10, 10-20, 20-30, 30-40, 40-50, 50-70 e 70-90cm. Assim como estimada a contribuição proveniente da biomassa de eucaliptos ao longo dos anos de cultivo no processo de conversão da MOS. Após 10 anos de plantio, o processo de conversão da matéria orgânica nos cultivos arbóreos atingiu as camadas até 20cm. Após 21 anos de plantio e na área de regeneração natural, todo o perfil já sofreu alteração pelo plantio de eucaliptos e espécies arbóreas nativas.