How different soil moisture levels affect the microbial activity / Como diferentes níveis de umidade do solo afetam a atividade microbiana de um solo de terras baixas usado para cultivo do arroz?

ABSTRACT: The lowland soils are characterized by high susceptibility to water saturation. This anaerobic condition is usually reported in paddy fields and alters the decomposition process of soil organic compounds. The aim of this study was to evaluate the soil microbial and enzymatic activity of a lowland soil at different soil moisture contents. A poorly drained Albaqualf cultivated with irrigated rice was used to evaluate microbial and enzymatic activity in treatments with different levels of soil moisture, being: i) 60% of field capacity (FC) (60%FC); ii) 100% of FC (100%FC); iii) flooded soil with a 2 cm water layer above soil surface, and iv) soil kept at 60%FC with late flood after 29 days the incubation. The greater soil microbial activity was observed in the 100%FC treatment, being 41% greater than 60%FC treatment and only 2% higher than flooded treatment. The enzymatic activity data by fluorescein diacetate (FDA) hydrolysis corroborated the higher CO2 release in treatments with higher soil moisture content. Differently from the results reported, the main methodologies to evaluate microbial activity still recommend maintenance of the soil with a moisture content close to 60% of the FC. However, in lowland soil with history of frequent paddy fields, the maintenance of moisture close to 60% of the FC can limit the microbial activity. The soil respiration technique can be used to evaluate the microbial activity in flooded soil conditions. However, further studies should be conducted to understand the effect of the cultivation history on the microbial community of these environments.

RESUMO: Os solos de várzea são caracterizados pela alta suscetibilidade à saturação por água. Esta condição anaeróbica é geralmente encontrada em solos arrozeiros e altera o processo de decomposição dos compostos orgânicos do solo. O objetivo deste estudo foi avaliar a atividade microbiana e enzimática de um solo de várzea sob diferentes teores de umidade no solo. Um Planossolo historicamente cultivado com arroz irrigado foi utilizado para avaliar a atividade microbiana e enzimática em tratamentos com diferentes níveis de umidade do solo, sendo: i) 60% de capacidade de campo (CC) (60%CC); ii) 100% da CC (100%CC); iii) solo inundado com uma camada de água de 2 cm acima da superfície do solo; e iv) solo mantido a 60%CC com inundação após 29 dias da incubação. A maior atividade microbiana do solo foi observada no tratamento 100%CC, sendo 41% maior que o tratamento 60%CC e 2% maior que tratamento inundado. Os dados da atividade enzimática pela hidrólise do diacetato de fluoresceína (FDA) corroboraram a maior liberação de CO2 nos tratamentos com maior umidade do solo. Diferentemente dos resultados encontrados, as principais metodologias para avaliação da atividade microbiana ainda recomendam manter o solo com umidade próxima a 60% da CC. No entanto, em solos de várzea com históricos de cultivos de arroz, a manutenção de umidade próxima a 60% da CC pode limitar a atividade microbiana. A técnica de respiração do solo pode ser usada para avaliar a atividade microbiana em condições de solo inundado. No entanto, mais estudos devem ser realizados para entender o efeito do histórico de cultivo na comunidade microbiana nesses ambientes.

Methane emission from a flooded rice field under pre-germinated system / Emissão de metano em área de arroz irrigado sob sistema pré-germinado

ABSTRACT: Local greenhouse gas flow measurement studies have been encouraged at a global level as a subsidy for national and state inventories. This study aimed to evaluate the seasonal methane emission during the 2008/2009 harvest, from an irrigated rice plantation, under pre-germinated system, in the municipality of Tremembé, State of São Paulo, using the static chamber technique and gas chromatography. The study showed high seasonal emission of methane (CH4) for the studied area, probably due to the long flooding period. It was estimated the CH4 emission factor (6.51 kg CH4 ha-1 dia-1), the partial global warming potential (pGWP, 27.2 Mg CO2eq growing season-1 ha-1) and the yield-scaled pGWP (YpGWP, 3.9 kg CO2eq kg-1 grain).

RESUMO: Estudos locais de mensuração de fluxos de gases de efeito estufa em sistemas agrícolas têm sido incentivados a nível global como base para subsidiar estimativas nacionais e estaduais de emissão. Este estudo objetivou quantificar a emissão sazonal de metano (CH4) em cultivo de arroz irrigado, sob sistema pré-germinado, no município de Tremembé, Estado de São Paulo, na safra de 2008/2009, utilizando o método de câmara estática e cromatografia gasosa. O estudo mostrou elevada emissão sazonal de CH4 para a área estudada, em função, provavelmente do longo período de inundação. Foi estimado o fator de emissão de CH4 (6,51 kg CH4 ha-1 dia-1), o potencial de aquecimento global parcial (PAGp, 27,2 Mg CO2eq estação de crescimento-1 ha-1) e o PAGp escalonado pelo rendimento (R) de grãos (PAGpR, 3,9 kg CO2eq kg-1 grão).

Diurnal variation of methane emission from a paddy field in Brazilian Southeast / Variação diurna da emissão de metano em arroz irrigado no Sudeste do Brasil

ABSTRACT: This study aimed to investigate the diurnal variation of methane (CH4) emission in a flooded-irrigated rice field at different stages of the plant development under tropical climate in three growing seasons, in order to determine the most appropriate time for gas sampling in the Brazilian Southeast region. It aimed also to verify correlations between CH4 flux and air, water and soil temperatures, and solar radiation. The CH4 emissions were measured every 3-hour interval on specific days in different development stages of the flooded rice in the Experiment Station of the Agência Paulista de Tecnologia dos Agronegócios (APTA), Pólo Regional Vale do Paraíba, at Pindamonhangaba, State of São Paulo (22°55' S, 45°30' W), Brazil. Different CH4 emission rates were observed among the plant growth stages and also among the growing seasons. The CH4 emission showed high correlation with the soil temperature at 2cm depth. At this depth, the CH4 emission activation energy in response to soil temperature was higher in the stage R2. Emission peaks were observed at afternoon, while lower fluxes were recorded at the early morning. The most appropriate local time for gas sampling was estimated at 12:11:15a.m.±01:14:16 and 09:05:49p.m.±01:29:04.

RESUMO: Este estudo teve como objetivo investigar a variação diurna de emissões de metano (CH4) em uma lavoura de arroz irrigado por inundação em diferentes estágios de desenvolvimento de plantas de arroz irrigado, sob clima tropical, em três estações de crescimento, para determinar o período de tempo mais apropriado à amostragem de gás na região Sudeste do Brasil. O trabalho objetivou também verificar correlações entre o fluxo de CH4 e as temperaturas do ar, da água e do solo e a radiação solar. As emissões diurnas de CH4 foram medidas a cada intervalo de três (3) horas em dias específicos em diferentes estágios de desenvolvimento da planta de arroz inundado na Estação Experimental da Agência Paulista de Tecnologia dos Agronegócios (APTA), Pólo Regional Vale do Paraíba, em Pindamonhangaba, Estado de São Paulo (22°55' S, 45°30' W), Brasil. Diferentes taxas de emissão foram observadas entre os estágios de desenvolvimento da planta avaliados e também entre as estações de cultivo. A emissão de CH4 mostrou alta correlação com a temperatura do solo a 2cm de profundidade. Nesta profundidade, a energia de ativação da emissão de CH4 em resposta à temperatura do solo foi maior no estágio R2. Os picos de emissão foram observados no período da tarde, enquanto que menores fluxos foram registrados no início da manhã. O horário mais apropriado para amostragem de gás foi estimado em 12:11:15a.m.±01:14:16 and 09:05:49p.m.±01:29:04.

Adubação nitrogenada sobre rendimento industrial e composição dos grãos de arroz irrigado / Nitrogen fertilization on industrial yield and composition of flood-irrigated rice grains

O efeito de doses em cobertura de adubação nitrogenada foi avaliado sobre o rendimento do beneficiamento, a incidência de grãos gessados e barriga branca, os teores de proteína e de amilose nos grãos polidos da variedade de arroz irrigado IRGA 422CL. Utilizando a ureia como fonte de nitrogênio (N), os tratamentos constituíram-se de doses crescentes distribuídas em cobertura na primeira aplicação (0, 40, 63, 80 e 120kg ha-1 de N), na parcela principal (10x5m), e na segunda aplicação (0, 25, 50 e 75kg ha-1 de N), na subparcela (2,5x5m). Assim, foram obtidos 20 tratamentos com variação de 0 a 195kg ha-1 de N aplicado durante o cultivo. As doses em cobertura de adubação nitrogenada influenciaram quadrática e positivamente o rendimento de grãos inteiros (R²=0,75) e negativamente a percentagem de grãos quebrados (R²=-0,89), não apresentando efeitos significativos na percentagem de casca + farelo. As doses de nitrogênio influenciaram de forma linear positiva sobre o teor de proteína (R²=0,81) e linear negativa sobre o teor de amilose (R²=-0,66), nos grãos polidos da variedade de arroz irrigado IRGA 422CL.

The effect of nitrogen (N) fertilization levels was assessed by the industrial yield, the incidence of chalky and white belly grains as well as protein and amylose content of IRGA 422CL cultivar polished grains. The experiment was consisted with N levels applied in coverage using urea as a N source. The first application (0, 40, 63, 80 and 120kg ha-1 of N) was carried out on a main plot (10x5m) and the second application (0, 25, 50 and 75kg ha-1 of N) on a subplot (2,5x5m). Therefore, 20 treatments were obtained varying from 0 to 195kg ha-1 of N applied during cultivation. The nitrogen levels presented a positive quadratic influence on the yield of whole grains (R²=0.75) and a negative influence on the percentage of broken grains (R²=-0.89), not demonstrating significant effects on the percentage of rice hulls + bran. The nitrogen levels influenced protein content in a positive linear way (R²=0.81) and amylose content in a negative linear way (R²=-0.66), in IRGA 422CL cultivar flood-irrigated polished grains.

Propriedades enzimáticas da enzima ALS de Cyperus difformis e mecanismo de resistência da espécie ao herbicida pyrazosulfuron-ethyl / Enzymatic properties of Cyperus difformis ALS enzyme and mechanism resistance of the species to pyrazosulfuron-ethyl herbicide

Cyperus difformis L. é uma planta daninha ocorrente em lavouras de arroz irrigado, que tem apresentado dificuldade de controle devido à resistência a herbicidas inibidores da enzima ALS. Os objetivos deste trabalho foram investigar características cinéticas da enzima ALS de biótipos de C. difformis e determinar as bases bioquímicas da resistência da espécie ao herbicida pyrazosulfuron-ethyl. Para isso, foram conduzidos experimentos em laboratório do BIOAGRO/UFV. O método utilizado baseou-se na metologia utilizada por CAREY et al. (1997) e adaptada por VARGAS et al. (1999), com algumas modificações. Foram avaliadas a concentração de substrato (piruvato) que fornece velocidade inicial igual à metade da velocidade máxima de reação (K M) e velocidade máxima de reação (Vmáx), bem como a atividade da enzima ALS na presença do inibidor (pyrazosulfuron-ethyl). Diante dos resultados, pode-se observar que a resistência de C. difformis a pyrazosulfuron-ethyl é decorrente da insensibilidade da enzima ALS ao herbicida, não acarretando, porém, prejuízo aos parâmetros cinéticos K M e Vmáx da enzima ALS.

Cyperus difformis L. is a weed that occurs in flooded rice, which has presented difficulty in controlling due to the resistance to ALS inhibiting herbicides. The objectives of this research were to investigate kinetic characteristics of ALS enzyme from C. difformis biotypes and to determine the biochemical bases of resistance from the species to pyrazosulfuron-ethyl herbicide. For that, experiments were conducted at the BIOAGRO/UFV laboratory. The method used was based on the methodology used by CAREY et al. (1997) and adapted by VARGAS et al. (1999), with some modifications. It was evaluated substratum concentration (pyruvate) that provides initial velocity equal to half the speed reaction (K M) and maximum velocity of reaction (Vmáx), as well the activity of the ALS enzyme in the presence of the inhibitor (pyrazosulfuron-ethyl). According to the results, it is possible to observe that C. difformis resistance to pyrazosulfuron-ethyl is due to the insensibility of the ALS enzyme to the herbicide, however without penalty to K M and Vmáx kinetic parameters of the ALS enzyme.

Doses e épocas de aplicação de nitrogênio na suscetibilidade do arroz à temperatura baixa na fase reprodutiva / Nitrogen doses and timing on rice susceptibility to low temperature in reproductive stage

A aplicação de nitrogênio (N) deve afetar a sensibilidade das plantas de arroz quando submetidas ao frio na fase reprodutiva. Assim, foram instalados dois experimentos em casa de vegetação, no Instituto Nacional de Investigação Agropecuária (INIA), INIA Treinta y Tres, Uruguai, na safra agrícola 2007/08. O primeiro experimento teve o objetivo de determinar o efeito da época e o segundo, o efeito de dose de aplicação de N sobre a suscetibilidade de plantas de arroz irrigado à temperatura baixa na fase reprodutiva. Realizou-se um experimento bifatorial em delineamento inteiramente casualizado (fator A: épocas ou doses de aplicação de N e fator B: aplicação ou não de frio nos dois experimentos), com quatro repetições. No experimento 1, os tratamentos do fator A foram a aplicação de N (30kg ha-1) nos estádios V4, V5, V6, V7, V8, R0, R1+4 dias e a testemunha sem N em cobertura. Nesse experimento, os tratamentos que receberam N de V4 a V8 também receberam mais 30kg ha-1 no estádio R0, e os tratamentos que receberam N nos estádios R0 e R1+4 dias também receberam 30kg ha-1 no estádio V4. No experimento 2, o fator A foram níveis de N de 0, 23, 46 e 69kg ha-1 de N no estádio V4 mais uma aplicação de 23kg ha-1 no estádio R0 e as mesmas doses em R0 com 23kg ha-1 no estádio V4, mais uma testemunha sem aplicação de N nos dois estádios. No tratamento com frio, as plantas foram submetidas a 12,5°C durante sete horas em quatro noites quando o colar da folha bandeira ficou com a mesma altura que o colar da folha anterior. Foram avaliados os seguintes parâmetros: a percentagem de esterilidade de espiguetas, o índice SPAD, realizado aos três, 10 e 16 dias após o tratamento do frio no estádio R2-R3, a produtividade de grãos por vaso, o número de panículas por balde e a massa de mil grãos. A esterilidade de espiguetas não foi influenciada pela época, pela dose de aplicação de N ou pelo tratamento de frio, mas encontrou-se efeito temporário do frio no índice...

Nitrogen doses and timing of topdressing application affects the sensibility of rice plants to low temperature in reproductive stage. For these reasons it were installed two experiments with the objective of determining the effect of nitrogen topdressing application doses and timing on the susceptibility of rice plants to low temperature in the reproductive phase. The experiments were sowed in 2007/08 growing season in a greenhouse at Instituto Nacional de Investigação Agropecuária (INIA), INIA Treinta y Tres, Uruguay, with INIA Olimar cultivar. In both experiments, a factorial experiment was carried out in a completely randomized design, with four replications (factor A: stages or rates of N application and factor B: temperature treatment, with or without cold). In the experiment 1 the treatments of factor A were N application of 30 kg ha-1 in V4, V5, V6, V7, V8, R0, R1+4 days and an untreated check without N in topdressing. In experiment 2, the factor A was doses of N: 0, 23, 46 and 69kg ha-1 in V4 stage and the same levels of N in R0 stage plus a check without N in topdressing. The plants were treated with 12.5 C during seven hours for four nights when the collar of the flag leaf was at the same height of the previous leaf. The following aspects were evaluated: grain yield; spikelet sterility; SPAD index at three, ten and sixteen days of low temperature treatment; number of panicles per plot and weight of 1000 grains. Spikelet sterility was not affected by the application of N in different stages or doses, by cold treatment or their interaction, but the cold treatment affected temporally the SPAD index with delaying panicle emerge. It is not necessary to modify the N applications for this variety in Uruguay.