Evaluación de fijadores biológicos de nitrógeno libres sobre el crecimiento de gramíneas en suelo degradado / Evaluation of free nitrogen biological fixers on the growth of grasses on degraded soil

RESUMEN Los problemas de degradación del suelo que se presentan actualmente permiten que los fijadores biológicos de nitrógeno libre (FBNL), tengan potencial como microorganismos regeneradores de este recurso. Con el objetivo de evaluar su capacidad como grupo funcional, se buscó el aislamiento en medios selectivos Ashby y FBN. Luego de su caracterización morfológica y bioquímica; se inocularon dos tipos de semillas, Zea mays y Brachiaria decumbens; sembradas en un suelo degradado (predio La Ortega de la Universidad de Medellín). Se realizaron 4 tratamientos con 5 repeticiones, durante 36 días en invernadero. Los resultados más destacados los presentó la Brachiaria decumbens al incrementar el peso seco y la longitud de sus raíces gracias a un aislado FBNL (AshAssm4); lo que sugiere su potencial utilización para mejorar los procesos de revegetalización.

ABSTRACT Due to the problems of soil degradation that currently occur, the free nitrogen biological fixers (FNBF), have potential as regenerating microorganisms of this resource. With the objective of evaluating its capacity as a functional group, isolation was sought in selective media Ashby and FBN; after its morphological and biochemical characterization; two types of seeds were inoculated, Zea mays and Brachiaria decumbens; planted in degraded soil (La Ortega property of the Universidad de Medellín). Four treatments were performed with 5 repetitions, during 36 days in the greenhouse. The most outstanding results are those described by Brachiaria decumbens by increasing the dry weight and the length of its roots thanks to a FNBF isolate (AshAssm4); which suggests its potential use to improve revegetalization processes.

Indicadores de qualidade do solo cultivado com café, pastagem e integração pastagem e eucalipto / Quality indicators of soil cultivated with coffee, pasture, and pasture and eucalyptus integration / Indicadores de calidad del suelo cultivado con café, pastaje e integración pastaje y eucalipto

A demanda crescente da utilização dos solos exige soluções que permitam incentivar o desenvolvimento socioeconômico sem comprometer a sustentabilidade dos recursos naturais. Desse modo, o objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos de diferentes culturas como café, pastagem e manejo integrado de pastagem e eucalipto na qualidade química e microbiológica do solo. Foram analisados da parte química o pH do solo, nitrogênio, carbono orgânico total e fósforo do solo e da parte microbiológica foram analisados a densidade de esporos de fungos micorrizicos arbusculares (FMAs), carbono da biomassa microbiana (CBM), respiração basal do solo e coeficiente metabólico do solo qCO2. O pH do solo variou de 5,38 no manejo de pasto e eucalipto para 4,70 nas áreas cultivadas com pasto. A densidades de esporos de FMAs e o CBM na área de integração de pasto e eucalipto foram aumentados em relação à área cultivada com café, e o qCO2 foi aumentado com o cultivo do café, indicando que o cultivo de café eleva a condição de estresse do solo nas condições avaliadas. Concluindo, portanto, que as diferentes formas de uso e manejo das três áreas estudadas apontaram variações do comportamento de suas propriedades químicas e microbiológicas, entretanto, o manejo que se destacou foi a de eucalipto com a integração de pastagens, sendo mais sustentável.(AU)

The increasing demand for land use requires solutions that encourage its socio-economic development without compromising the sustainability of natural resources. The purpose of this study was to evaluate the effects of different crops such as coffee, pasture and the integrated management of pasture and eucalyptus in the chemical and microbiological quality of the soil. Chemical tests were performed to obtain the pH, nitrogen, total organic carbon, and phosphorus contents on the land, while microbiological parameters analyzed the density of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) spores, microbial biomass carbon (MBC), soil basal respiration (SBR) and soil metabolic coefficient qCO2. The soil pH varied from 5.38 in the management of pasture and eucalyptus to 4.70 in the areas cultivated with only pasture. The density of AMF spores and the MBC were higher in the pasture and eucalyptus integration when compared with coffee cultivation; the qCO2 in soil with coffee was higher than that found for the integration of pasture and eucalyptus. Those results indicate that coffee cultivated in those conditions increase stress in the soil due to higher SBR. It can be concluded that the different forms of use and management of the three studied areas show variations in the behavior of the chemical and microbiological properties in the soil, and eucalyptus with pasture integration presents a better sustainable soil management.(AU)

La demanda creciente de utilización del suelo exige soluciones que permitan incentivar el desarrollo socioeconómico sin comprometer la sustentabilidad de los recursos naturales. Así, el objetivo de ese estudio ha sido evaluar los efectos de diferentes culturas como café, pastaje y manejo integrado de pastaje y eucalipto en la calidad química y microbiológica del suelo. Se analizaron de la parte química, el pH del suelo, nitrógeno, carbono orgánico total y fosforo del suelo, y de la parte microbiológica se analizaron la densidad de esporos de fungos micorrizicos arbusculares (FMAs), carbono de la biomasa microbiana (CBM), respiración basal del suelo y coeficiente metabólico del suelo qCO2. El pH del suelo osciló de 5,38 en el manejo de pasto y eucalipto para 4,70 las áreas cultivadas con pasto. La densidad de esporos de FMAs y el CBM en el área de integración de pasto y eucalipto han aumentado en relación al área cultivada con café, y el qCO2 fue aumentado con el cultivo de café, indicando que el cultivo de café eleva la condición de estrés del suelo en las condiciones evaluadas. Concluyendo, por lo tanto, que las diferentes formas de uso y manejo de las tres áreas estudiadas, apuntaron variaciones de comportamiento de sus propiedades químicas y microbiológicas, entretanto el manejo que se destacó fue la del eucalipto con la integración de pastajes, siendo más sostenible.(AU)

Evaluación de los hidrocarburos totales de petróleo (TPH) sobre suelos urbanos en Maicao, Colombia / Evaluation of total petroleum hydrocarbons (TPH) in urban soil from Maicao, Colombia / Avaliação de hidrocarbonetos totais de petróleo (TPH) em solo urbano em Maicao, Colômbia

Se evaluó la presencia de los hidrocarburos totales de petróleo (TPH) y sus efectos sobre propiedades de suelos en el área urbana de Maicao, Colombia. Se seleccionaron 18 sitios, nueve con derrames históricos y nueve sin ellos y se evaluaron dos profundidades (0-30 cm y 30-60 cm). Se extrajeron los TPH de las fracciones mediana (método reflujo en Soxhlet, EPA 3540C) y pesada (método de reflujo en Soxhlet, EPA 3550C). Se identificaron por cromatografía de gases con detector de ionización de flama (CG-FID). Se determinaron parámetros del suelo relacionados con su potencial de adsorción: pH, conductividad eléctrica (CE), carbono orgánico (CO), capacidad de intercambio catiónico (CIC), textura, retención de humedad del suelo y estabilidad de agregados. Se estableció alto contenido de todas las fracciones de TPH con efecto diferencial sobre las capas del suelo. No se encontraron cambios significativos para textura ni CE. Hubo incremento en el contenido de CO del suelo (500%), agregación y estabilidad de agregados (200%), ligera disminución del pH, CIC y retención de humedad del suelo (23,5% superficie). Estos resultados señalan la vulnerabilidad de los suelos dentro del casco urbano ante la contaminación por TPH y la exposición de la población humana a estos contaminantes.

The presence of total petroleum hydrocarbons (TPH) and their effects on soil properties in urban area of Maicao, Colombia, was evaluated. 18 sites were selected: nine contaminated and nine non-contaminated and two depths (0-30 cm and 30-60 cm) were evaluated. The medium TPH fraction (Soxhlet reflux method, EPA 3540C) and heavy TPH fraction (Soxhlet reflux method, EPA 3550C) were extracted. TPH were identified by gas chromatography with flame ionization detector (GC-FID). Soil parameters related potential adsorption were determined: pH, electrical conductivity (EC), organic carbon (OC), cation exchange capacity (CEC), texture; soil moisture retention, aggregate stability. High contents of TPH was found in all fractions. No significant changes were found for texture and (EC). There was an increase in the content of OC (500%), soil aggregation and aggregate stability (200%); slight decrease pH, CEC and soil moisture retention (23.5% soil surface). These results show the vulnerability of the urban soils to the TPH contamination and exposure of the human population to these contaminants.

Foi avaliada a presença de hidrocarbonetos totais de petróleo (TPH) e seus efeitos sobre as propriedades do solo na área urbana de Maicao, Colômbia. Foram selecionados 18 localidades, 9 com derrames históricos e 9 sem eles; 2 profundidades (0-30 cm e 30-60 cm). TPH foram extraídos do frações medianas (método do fluxo no Soxhlet, EPA 3540C) e frações pesadas (método refluxo Soxhlet, EPA 3550C). TPH foram identificados por cromatografia gasosa com detector de ionização de chama (CG/FID). Parâmetros do solo relacionados com potencial de adsorção foram determinados: pH, condutividade elétrica (CE), carbono orgânico (CO), capacidade de troca de cátions (CC), textura; retenção de umidade do solo; estabilidade de agregados. Foi estabelecido um elevado nível de TPH em todas as frações, com efeito diferencial nas camadas superficiais do solo. Não foram encontradas diferenças significativas para a textura e CE. Houve um aumento do CO do solo (500%), a agregação e a estabilidade dos agregados (200%); ligeira diminuição no pH, CC e retenção de umidade do solo (23,5% da superfície). Estes resultados mostram a vulnerabilidade dos solos dentro da cidade pela contaminação com TPH e exposição da população humana a estes contaminantes.

Effects of different agricultural systems on soil quality in Northern Limón province, Costa Rica / Efectos de sistemas agrícolas diferentes sobre calidad de suelos en el norte de la provincia de Limón, Costa Rica

Conversion of native rainforest ecosystems in Limón Province of Costa Rica to banana and pineapple monoculture has led to reductions in biodiversity and soil quality. Agroforestry management of cacao (Theobroma cacao) is an alternative system that may maintain the agricultural livelihood of the region while more closely mimicking native ecosystems. This study compared physical, biological and chemical soil quality indicators of a cacao plantation under organic agroforestry management with banana, pineapple, and pasture systems; a native forest nearby served as a control. For bulk density and earthworm analysis, 18 samples were collected between March and April 2012 from each ecosystem paired with 18 samples from the cacao. Cacao had a lower bulk density than banana and pineapple monocultures, but greater than the forest (p<0.05). Cacao also hosted a greater number and mass of earthworms than banana and pineapple (p<0.05), but similar to forest and pasture. For soil chemical characteristics, three composite samples were collected in March 2012 from each agroecosystem paired with three samples from the cacao plantation. Forest and pineapple ecosystems had the lowest pH, cation exchange capacity, and exchangeable nutrient cations, while cacao had the greatest (p<0.05). Total nutrient levels of P and N were slightly greater in banana, pineapple and pasture than in cacao; probably related to addition of chemical fertilizer and manure from cattle grazing. Forest and cacao also had greater %C, than other ecosystems, which is directly related to soil organic matter content (p<0.0001). Overall, cacao had more favorable physical, biological and chemical soil characteristics than banana and pineapple monocultures, while trends were less conclusive compared to the pastureland. While organic cacao was inferior to native forest in some soil characteristics such as bulk density and organic carbon, its soil quality did best mimic that of the native forest. This supports the organic cultivation of cacao as a desirable alternative to banana and pineapple monoculture. Rev. Biol. Trop. 62 (3): 887-897. Epub 2014 September 01.

Muchos de los ecosistemas boscosos naturales de la provincia de Limón, Costa Rica, se han convertido en monocultivos de banano y piña, lo que ha reducido la biodiversidad y la calidad de los suelos. El manejo agroforestal del cacao (Theobroma cacao) es un sistema alternativo, que puede generar ingresos para los agricultores de la región mientras imita mejor los ecosistemas nativos. En esta investigación se compararon los indicadores físicos, biológicos, y químicos de la calidad del suelo en un cacaotal orgánico y agroforestal, una plantación bananera, una piñera, un potrero y un bosque natural. En general, el suelo del cacaotal tuvo características físicas, biológicas y químicas mejores que los monocultivos de banano y piña, mientras las tendencias en comparación con el potrero fueron menos marcadas. Aunque algunas características del suelo en el cacaotal orgánico, como densidad y cantidad de carbono, fueron inferiores al bosque nativo, la calidad del suelo en el cacaotal imitó mejor la del bosque nativo. Los resultados de esta investigación apoyan el cultivo de cacao como una alternativa deseable al monocultivo de banano y piña.

Fungos micorrízicos arbusculares, biomassa e atividade microbiana de solo sob banana, braquiária e degradado / Abuscular mycorrhizal fungi, microbial soil biomass and activity under banana, brachiaria and degraded soil / Hongos micorrízicos arbusculares, actividad y biomasa microbiana en suelo cultivado con banana, brachiaria y degradado

O uso e manejo adequado do solo podem ser medidos por meio de bio-indicadores de qualidade do solo. Os objetivos deste trabalho foram determinar a densidade de esporos de fungos micorrízicos arbusculares (FMAs), carbono da biomassa microbiana do solo (C-BMS), respiração basal do solo (RBS) e quociente metabólico (qCO2) de áreas com cultivo orgânico com banana e com braquiária sem pastejo, comparativamente com uma área próxima degradada com palmeiras imperiais em Umuarama, PR. O solo foi coletado na profundidade de 0-10 cm com 4 repetições em cada área e analisadas em duplicata no laboratório. Os resultados foram submetidos à análise de variância (ANOVA) e teste de Tukey (p ? 0,05), usando o programa SPSS v.16. A densidade de esporos de FMAs foi significantemente menor na área degrada. O C-BMS foi significantemente maior na área com braquiária, comparativamente com o solo cultivado com banana e degradado. Na área com banana o C-BMS foi maior que na área degradada. A análise química do solo revelou na área degradada apresentou baixo teor de fósforo, carbono, cálcio e potássio, o que pode ter contribuído para o baixo C-BMS, devido ao estresse elevado neste solo. Não houve diferença significativa na RBS entre as áreas, mas o qCO2 foi significantemente maior no solo degradado, indicando novamente um nível de estresse elevado neste solo. Manejo e uso adequado do solo como o cultivo orgânico de bananas e/ou braquiária aumentou a densidade de esporos de FMAs e C-BMS, além disso, diminuiu o qCO2 comparado com a área degradada.(AU)

The sustainable use and management of soil can be measured using soil quality bioindicators. The objectives of this study were to determine arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) spore density, carbon in soil microbial biomass (MB-C), soil basal respiration (SBR) and metabolic quotient (qCO2) in different areas under organic cultivation of banana and brachiaria without grazing compared to nearby degraded area growing imperial palms in the city of Umuarama, in the state of Parana. Soil samples were collected at 0-10 cm depth with four repetitions in each area and analyzed in duplicate. All the results were submitted to the analysis of variance (ANOVA) and Tukey?s test (p ? 0.05), utilizing the statistical program SPSS, version 16.0 for Windows. The results showed that AMF spore density was significantly lower in the degraded area. MB-C was significantly higher in the area cultivated with brachiaria in comparison with banana and degraded areas. However, in the banana area, the MB-C was higher than that in the degraded area. Soil chemical analysis showed that the degraded area had low soil phosphorus, carbon, calcium and potassium content, which could have contributed to the decrease in MB-C, due to a high stress condition in this soil. No significant differences were found for SBR among the analyzed areas. However, qCO2 increased significantly in the degraded area, indicating high stress under this condition. Soil use and management under organic cultivation with banana and/or brachiaria increased AMF spore density and MB-C, as well as decreasing qCO2 when compared to the degraded area.(AU)

El uso y manejo adecuado del suelo pueden ser medidos mediante indicadores biológicos de calidad del suelo. Los objetivos de este estudio fueron determinar la densidad de esporas de hongos micorrízicos arbusculares (HMA), carbono de la biomasa microbiana del suelo (C-BMS), respiración basal del suelo (RBS) y cociente metabólico (qCO2) en áreas con cultivo orgánico de banana, brachiaria sin pastoreo, comparativamente con una zona cercana degradada con palmeras imperiales en Umuarama, PR. Se ha recogido suelo a una profundidad de 0-10 cm con 4 repeticiones en cada área y analizados por duplicado en el laboratorio. Los resultados han sido sometidos a análisis de varianza (ANOVA) y la prueba de Tukey (p ? 0,05), utilizando el programa SPSS v.16. La densidad de esporas de HMA fue significativamente menor en el área degradada. El C-BMS fue significativamente mayor en el área con brachiaria en comparación con el suelo cultivado con banana y degradado. En el área con banana C-BMS fue mayor que en el área degradada. El análisis químico del suelo reveló en el área degradada bajo tenor en fósforo, carbono, calcio y potasio, lo que puede haber contribuido a la baja C-BMS, debido al estrés elevado en el suelo. No hubo diferencia significativa en RBS entre las áreas, pero el qCO2 fue significativamente mayor en el suelo degradado, indicando nuevamente alto nivel de estrés en ese suelo. Manejo y uso adecuado del suelo como el cultivo de bananas y/o brachiaria aumentaron la densidad de esporas de HMAs y C-BMS, además disminuyó el qCO2 en comparación con el área degradada.(AU)

Sustitución de la sabana nativa con plantaciones de Pinus caribaea (Pinaceae) en Venezuela: efecto sobre parámetros indicadores de cambios en el carbono del suelo

Substitution of native savanna by Pinus caribaea (Pinaceae) plantations in Venezuela: effect on parameters that indicated changes in soil carbon content. A great extension (615 000 ha) of native savannas of the eastern plains of Venezuela have been replaced by plantations of Pinus caribaea var. hondurensis; however, only scarce information exists about the impact of this land use on carbon dynamics in soils. We studied the effect of temporal variability and the substitution on the total organic carbon (TOC), water-soluble carbon (WSC), microbial biomass C (Cmic), basal respiration (BR), microbial metabolic quotient (qCO2) and Cmic/Corg ratio. Selected chemical properties and biological parameters of soils were measured under 3 and 29 year old forest plantations of P. caribaea and an adjacent native savanna which was considered the control. At each site, nine soil composite samples were collected (0-10 cm depth). The studied parameters did not show a defined pattern in relation to temporal variability. Higher carbon preservation occurs in soil microbial biomass under pine plantations. The basal respiration rate and qCO2 suggests that there is a more efficient microbial carbon utilization in the plantations. The Cmic/Corg ratio shows that the microbial biomass has an important stock of soil carbon in pine plantations. The conversion of savannas to pine plantations can increase soil carbon in the eastern plains of Venezuela, but this must be balanced with the ecological importance of natural savannas ecosystems. Rev. Biol. Trop. 56 (4): 2041-2053. Epub 2008 December 12.

Una gran extensión (615000 has) de las sabanas nativas de los Llanos Orientales de Venezuela está siendo reemplazada por plantaciones de Pinus caribaea var. hondurensis; sin embargo, hasta ahora existe escasa información sobre el impacto de este manejo del suelo sobre los parámetros indicadores de la dinámica del carbono en el suelo. El objetivo de esta investigación fue determinar el efecto de la variabilidad temporal y la sustitución sobre el contenido de carbono orgánico total (COT), carbono hidrosoluble (CHS), carbono microbiano (Cmic), respiración basal (RB), cociente metabólico microbiano (qCO2) y la relación Cmic/Corg. Las propiedades químicas y parámetros biológicos seleccionados fueron determinados en plantaciones de P. caribaea de 3 y 29 años de edad y en una sabana nativa adyacente a estas plantaciones, la cual fue considerada como control. En cada sitio de muestreo recolectamos nueve muestras compuestas (0-10 cm de profundidad). Los parámetros estudiados no mostraron un patrón definido in relación a la variabilidad temporal. Hay mayor preservación del carbono dentro de la biomasa microbiana presente en suelos de Uverito en plantaciones de pinos. La tasa de respiración basal y el cociente metabólico indican que en estos suelos existe una comunidad microbiana poco activa, la cual es más eficiente en la utilización del carbono en las plantaciones de pino. La relación Cmic/Corg indica que en las plantaciones la biomasa microbiana constituye una importante reserva del carbono en el suelo. La sabana nativa a plantaciones de pino caribeño en estos suelos puede ser considerada un manejo efectivo para incrementar la calidad del suelo en los llanos orientales de Venezuela, siempre y cuando se tome en cuenta la importancia ecológica de las sabanas.