Soil phosphorus availability and uptake by mycorrhizal and non-mycorrhizal plants in an onion no-tillage system / Disponibilidade e absorção de fósforo no solo por plantas micorrízicas e não micorrízicas em sistema de plantio direto de cebola

ABSTRACT: Onion is an important vegetable crop, predominantly grown under conventional tillage system management. Alternatively, the vegetable no-tillage system uses cover crops to form a residue layer, which improves soil physical, chemical, and biological attributes. Aiming to understand the interaction of mycorrhizal and non-mycorrhizal cover crops, phosphatase activity, and soil phosphorus availability and uptake by plants, a no-tillage vegetable production system experiment with onion was carried out in Ituporanga, Southern Brazil. The treatments were black oats (Avena strigosa); rye (Secale cereale); oilseed radish (Raphanus sativus); rye + oilseed radish; black oats + oilseed radish, and a control with spontaneous plants. Additionally, two plots, a conventional tillage system area and a forest, both adjacent to the experiment, were evaluated. We measured cover crop biomass, onion yield, acid phosphatase activity, and resin-extracted phosphorus in the soil, shoot and root phosphorus content, and root colonization in cover crops, spontaneous plants, and onions. The treatments with cover crops had the highest plant biomass in winter and onion yield. Available soil phosphorus and acid phosphatase activity were higher in no-tillage plots than in the conventional tillage system area. The presence of non-mycorrhizal oilseed radish was associated with decreased colonization of rye and onion roots by arbuscular mycorrhizal fungi. No-tillage areas with cover crops or spontaneous plants in winter accumulated more phosphorus than conventional tillage system areas. The conventional tillage system showed adverse effects on most soil attributes, as shown by a Principal Component Analysis.

RESUMO: A cebola é uma importante cultura vegetal, cultivada predominantemente sob sistema de preparo convencional. Como alternativa, o sistema de plantio direto de hortaliças utiliza culturas de cobertura para formar uma camada de biomassa, o que melhora os atributos físicos, químicos e biológicos do solo. Com o objetivo de entender a interação de culturas de cobertura micorrízicas e não-micorrízicas, atividade da fosfatase ácida e disponibilidade e absorção de fósforo do solo pelas plantas, foi realizado um experimento em sistema de plantio direto de hortaliças com a cultura da cebola em Ituporanga, sul do Brasil. Os tratamentos foram: aveia preta (Avena strigosa); centeio (Secale cereale); nabo forrageiro (Raphanus sativus); centeio + nabo forrageiro; aveia preta + nabo forrageiro e um controle com vegetação espontânea. Além disso, duas outras parcelas, uma área em sistema de preparo convencional e uma floresta, ambas adjacentes ao experimento, foram avaliadas. Medimos a biomassa da cultura de cobertura, o rendimento de cebola, a atividade de fosfatase ácida e o fósforo extraído por resina no solo, bem como o conteúdo de fósforo da parte aérea e da raiz e a colonização das raízes em plantas de cobertura, plantas espontâneas e cebolas. Os tratamentos com plantas de cobertura apresentaram a maior biomassa de culturas de cobertura e rendimento de cebola. A atividade de fosfatase ácida e fósforo disponível no solo foram maiores nas parcelas de plantio direto do que na área convencional. A presença de nabo forrageiro, uma planta não micorrízica, foi associada a reduções na colonização de raízes de centeio e cebola por fungos micorrízicos arbusculares. As áreas de plantio direto com plantas de cobertura ou plantas espontâneas no inverno acumularam mais fósforo do que as áreas com preparo convencional. O sistema convencional de lavoura mostrou efeitos adversos para a maioria dos atributos do solo, como mostra a Análise de Componentes Principais.

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.

Produção e nitrogênio no solo e na solução em pomar demacieira submetido à aplicação de fontes de nutrientes / Yield and nitrogen in soil and solution in an appleorchard subjected to application of nutrient sources

A aplicação de fontes de nitrogênio (N) em pomar de macieira pode incrementar o teor do nutriente no solo ao longo do ciclo, afetar o estado nutricional e a produção, mas parte do N pode ser perdido por lixiviação. O trabalho objetivou avaliar o teor de N total em folhas, a produção e o fluxo de N no solo e na solução, em um pomar de macieira com a aplicação de distintas fontes de N, em um experimento em Urubici (SC). Plantas foram selecionadas, receberam a aplicação de ureia (U), ureia peletizada (UP) e cama sobreposta de suínos (CS); além de um tratamento sem adubação (SA). Nas safras 2011/2012 e 2012/2013 foram analisados teores de N em folhas completas e mensurados o crescimento das plantas e a produção de frutos. Foram coletadas amostras de solo e de solução, e analisados os teores de N-NH4 + e N-NO3 - ao longo da segunda safra. Aplicações de U, UP e CS aumentaram o rendimento da macieira no segundo ano, mas o teor de N em folhas não foi afetado nas duas safras. A aplicação de N afetou o fluxo de formas do nutriente no solo e na solução ao longo do ciclo da cultura, com pequenos incrementos nos teores do solo e da solução em períodos próximos à aplicação das diferentes fontes de N.

The application of nitrogen (N), from different sources, in apple orchard can increase soil N content, affecting the plant's nutritional status and yield, but part of the N can be lost by leaching. With the aim of assessing plant nutritional status and yield, and N flow in the soil and solution an experiment was carried out in in an apple orchard in Southern Brazil, applying different N source. Selected plants received the following treatments: application of urea, pelletized urea or pig deep litter, besides a control without fertilization. In the 2011/2012 and 2012/2013 crop seasons, N contents in whole leaves were analyzed and plant growth and fruit yield parameters were measured. Soil and soil solution samples were collected and the NH4 +-N and NO3 --N contents were analyzed during the second crop season. Application of pig deep litter, urea and pelletized urea increased apple yield in the second crop season, with no differences among treatments in leaf total N content at any time period. The application of N to the soil affected the flow of nutrient forms in the soil and in the solution throughout the apple crop cycle, with small increases in soil and in solution contents in periods near the application of the different N sources to the soil.

Matéria seca de plantas de cobertura, produção de cebola e atributos químicos do solo em sistema plantio direto agroecológico / Dry matter of cover crops, onion yield and soil chemical attributes in agroecological no-tillage system

O cultivo e a deposição de resíduos de plantas de cobertura em sistema plantio direto podem afetar os atributos químicos do solo e a produção de cebola. O trabalho objetivou avaliar a interferência do cultivo de plantas de cobertura sobre a produção de cebola e sobre os atributos químicos do solo em sistema plantio direto (SPD) agroecológico. O experimento foi conduzido na EPAGRI, em Ituporanga (SC), em um Cambissolo Húmico, nas safras de 2010 e 2011. Em abril, foram implantados os tratamentos: testemunha com vegetação espontânea (T1); cevada (2010)/aveia-preta (2011) (T2); centeio (T3); nabo-forrageiro (T4); centeio + nabo-forrageiro (T5); e cevada (2010)/aveia-preta (2011) + nabo-forrageiro (T6). Aos 60, 80 e 95 dias após a semeadura (DAS) das espécies de inverno, coletou-se a parte aérea das plantas e determinou-se a produção de matéria seca por hectare. Em julho, foram transplantadas mudas de cebola e, em novembro, avaliou-se a produção. Após o acamamento das plantas de cobertura de inverno e a colheita da cebola, foi coletado solo na camada de 0-10 cm e submetido à análise de atributos químicos. O cultivo e a deposição dos resíduos de matéria seca das espécies de plantas de cobertura em SPD contribuíram para o aumento e a manutenção da produção total de cebola ao longo dos anos. Os atributos químicos do solo, com exceção do K trocável, P disponível e valores de saturação da CTCpH7,0 por bases não foram afetados pelo cultivo de plantas de cobertura.

The cultivation and deposition of waste from cover crops in no-tillage can affect soil chemical attributes and onion yield. The aim of this study was to evaluate the dry matter yield of plant species from winter cover crops, onion yield and chemical attributes of soil in agroecological no-tillage system. The experiment was carried out at EPAGRI Experimental Station in Ituporanga (SC) under Humic Haplumbrept in the agricultural years of 2010 and 2011. The following treatments was implanted in April: weed vegetation (T1), Hordeum vulgare L. (2010)/Avena strigosa L. (2011) (T2), Secale cereale L. (T3), Raphanus sativus L. (T4), Secale cereale L + Raphanus sativus L. (T5) e Hordeum vulgare L. (2010)/Avena strigosa L. (2011) + Raphanus sativus L. (T6). At 60, 80 and 95 days after sowing (DAS) of winter species, the cover crops were collected to determine the dry matter yield. In July the onion seedlings were transplanted and in November the yield was evaluated. After the rolling of winter cover crops and after onion harvest, soil was collected at 0-10cm for the evaluation of chemical attributes. The cultivation and deposition of waste from cover crops in no-tillage contributed to the growth and maintenance of the total production of onion over the years. The soil chemical attributes in 0-10cm layer, with the exception of exchangeable K, available P and CTCpH7,0 saturation values for bases, were not affected by cover crops cultivation and deposition of waste.

Plantas de cobertura de inverno em sistema de plantio direto de hortaliças sem herbicidas: efeitos sobre plantas espontâneas e na produção de tomate / Winter cover crops in no-tillage system whitout herbicides: effects on weed biomass and tomato yield

O objetivo deste trabalho foi eliminar o uso de herbicidas nas lavouras de tomate, em sistema de plantio direto (PD). Para conhecer a melhor combinação de plantas de cobertura (PC) de inverno para o controle de plantas espontâneas (PE) e a produção do tomate, conduziu-se experimento a campo na Estação Experimental da Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural (EPAGRI) de Ituporanga, Santa Catarina (SC). Foram testadas a aveia preta (Avena strigosa Schreb), a ervilhaca (Vicia villosa Roth) e o nabo forrageiro (Raphanus sativus L.) em sistemas de cobertura solteiros e consorciados. O tomate, variedade Márcia-EPAGRI, foi tutorado e conduzido sob sistema de fertirrigação. Os melhores tratamentos na produção de matéria seca (MS) de PC foram aveia + ervilhaca e aveia solteira, seguidos de ervilhaca + nabo, aveia + nabo e aveia + ervilhaca + nabo. Entre os cinco melhores resultados na produção de MS, apenas aveia não foi um tratamento consorciado. No controle de plantas espontâneas, destacaram-se os tratamentos aveia + nabo, aveia + ervilhaca e aveia + ervilhaca + nabo, seguidos de aveia. Não ocorreram diferenças estatísticas entre tratamentos no rendimento total do tomate e na produção comercial.

With the aim of eliminating herbicide use in no-tillage tomato production, an experiment was carried out to evaluate the best combination of winter cover crops for weed control and tomato production at the Ituporanga Experimental Station. Oat (Avena strigosa Schreb), vetch (Vicia villosa Roth) and fodder radish (Raphanus sativus L.) were grown in monoculture and in mixes. The tomato variety ‘Márcia-EPAGRI’ was stake-trained and grown under fertirrigation. The highest values in above-ground dry biomass were obtained by oat+vetch and oat monoculture, followed by vetch+radish, oat+radish, and oat+vetch+radish. Treatments with oats had the best performances in controlling resident vegetation, while vetch was associated with the worst performances. There were no significant differences between treatments for total yield and marketable fruit production.

Integração de técnicas de solo, plantas e animais para recuperar áreas degradadas / Integration of techniques of soil, plants and animals for restoration of degraded areas

Este trabalho trata da recuperação de áreas degradadas pela mineração da fração argila em Doutor Pedrinho-SC. O estudo utilizou técnicas para integrar o solo, as plantas e os animais. Testaram-se dois níveis de topografia, regular e irregular, dois níveis de adubação, orgânica e química, e dois níveis de serapilheira, com e sem. A espécie arbórea selecionada foi a leguminosa Mimosa scabrella (bracatinga). Poleiros artificiais foram instalados na área a fim de incrementar o número de sementes provenientes de áreas vizinhas pelos devidos dispersores. Aos nove meses de avaliação, a partir das análises químicas de solo, não foram verificados incrementos nutricionais. A bracatinga apresentou índice de sobrevivência superior a 92 por cento, enquanto que a cobertura do solo pela copa das árvores foi significativamente superior para os tratamentos que receberam serapilheira, com valores maiores de 67 por cento. Apesar de a cobertura do solo pela revegetação natural não apresentar diferença, em geral, houve tendência da mesma ser maior nos tratamentos com topografia regular. Os poleiros artificiais foram responsáveis pela vinda de vinte e uma sementes pertencentes a seis morfoespécies distintas. Entre as doze famílias botânicas de plantas espontâneas identificadas, a maior parte apresentou síndrome de polinização zoofilica, dispersão de sementes anemocórica e hábito herbáceo. Conclui-se que a bracatinga, a abubação orgânica e/ou química, a serapilheira e os poleiros artificiais são indicados para utilização em programas de recuperação de áreas degradadas semelhantes ao deste estudo. Estudos complementares são necessários para avaliar a pertinência ou não do uso da topografia irregular em programas de recuperação de áreas degradadas.

This paper is about the restoration of areas degraded by clay mining in Doutor Pedrinho/ Brasil, state of Santa Catarina. The study employs techniques that integrate soil, plants and animals. Two types of surface preparation (regular and irregular), two types of fertilizer (organic and chemical), and two conditions of litter (present and absent) were tested. The species selected for the experiment was the legume Mimosa scabrella (bracatinga). Artificial perches were installed in the area in order to increase the amount of seeds from neighborhood areas. Chemical analysis of the soil, nine months after the initiation of the experiment, did not show any nutritional potential increase. The bracatinga showed a survival rate over 92 percent, whereas the soil cover by bracatinga canopies was significantly larger in the treatments where litter was added, with values over 67 percent. Although the soil cover by natural revegetation did not show any significant differences, it was in general larger in regular surface treatments. The artificial perches were responsible for bringing twenty one seeds from six distinct morpho species. Among the 12 identified botanical families, the larger part of them showed insect pollination, wind-dispersed seed and herbaceous habit. The conclusion is that the integrated use of bracatinga, organic and/or chemical fertilizer, litter and artificial perches are indicated for restoration programs in degraded areas similar to the one presented in this study. Further investigation is required to evaluate the relevance of the use of irregular surface in the restoration of degraded areas.

Shoot and root responses of Trifolium vesiculosum to boron fertilization in an acidic Brazilian soil

To analyze the influence of boron fertilization on shoot and root growth of Trifolium vesiculosum (arrowleaf clover), an acid soil profile (60 cm depth with 67 percent Al saturation) was recreated in a column (three layers of 20 cm each). Lime and fertilizer (P and K) were incorporated into the top 20 cm. The treatments consisted of six boron rates where boric acid was mixed throughout the profile. Addition of boron to soil with low pH and high Al increased the root and shoot growth, independent of the rate applied. Boron inhibited Al toxicity, but no effect was observed in the root length when Al was not present in the soil. It was also observed that there was more root growth below the plow layer (0-20 cm,) suggesting better root distribution in the soil profile which could be important for the plant growth, especially under drought conditions.

Estudos têm mostrado que o boro (B) afeta o crescimento das raízes em solo ácido reduzindo a toxidez do alumínio (Al). Para analisar a influência do boro no crescimento da parte aérea e raízes do Trifolium Vesiculosum (trevo vesiculoso) um perfil de solo ácido (60 cm de profundidade com 67 por cento de saturação de Al) foi recriado em uma coluna (três camadas com 20 cm cada). Calcário e adubos (P e K) foram incorporados na camada de 0-20 cm. Os tratamentos consistiram de seis doses de boro sendo o ácido bórico incorporado em todo o perfil. A adubação com boro em solo com baixo pH e elevado Al aumentou o crescimento da parte aérea e raízes, no entanto, independente da dose aplicada. Boro pode inibir a toxidez de Al, porém não observou-se efeito no comprimento de raízes sem a presença de Al no solo. Observou-se também um grande aumento no crescimento de raízes abaixo da camada arável (0-20 cm), fornecendo uma melhor distribuição de raízes no perfil do solo, o que pode ser importante para o crescimento da planta especialmente em condição de seca.