The Bradyrhizobium uaiense strain UFLA 03-164T enhanced yield performance of cowpea in soils with low or high phosphorus content

The objective of this study was to evaluate the agronomic efficiency of rhizobia strains already approved or in the selection stage for cowpea, in the Recôncavo da Bahia region, Brazil. Two field experiments were performed in the municipalities of Cruz das Almas and Maragogipe, Bahia, Brazil. A randomized block design was used with seven nitrogen sources and four replicates. Nitrogen sources consisted of the strains UFRB FA51B1, UFRB BA72C2-1, UFLA 03-164T, UFLA 03-84, INPA 03-11B, and two controls without inoculation, one with mineral nitrogen and another without. All the strains nodulated cowpea. The efficiency of the strains was determined by the number of nodules, nodule dry matter, total dry matter, grain yield, nitrogen accumulation in shoots and grain, and relative efficiency. The strain UFLA 03-164T can be recommended for biomass production, green manure, and promotion of grain yields in both soils. In Maragogipe, the UFLA 03-84 and INPA 03-11B strains can be recommended for biomass production, green manure, and promotion of grain yields. The UFLA 03-164T strain showed great potential to promote and grain yield in the two municipalities studied. The strain INPA 03-11B can be recommended for Maragogipe soil. UFLA 03-84 can also be recommended to increase grain yield in Cruz das Almas.

Tripartite symbiosis of Sophora tomentosa, rhizobia and arbuscular mycorhizal fungi

ABSTRACT Sophora tomentosa is a pantropical legume species with potential for recovery of areas degraded by salinization, and for stabilization of sand dunes. However, few studies on this species have been carried out, and none regarding its symbiotic relationship with beneficial soil microorganisms. Therefore, this study aimed to evaluate the diversity of nitrogen-fixing bacteria isolated from nodules of Sophora tomentosa, and to analyze the occurrence of colonization of arbuscular mycorrhizal fungi on the roots of this legume in seafront soil. Thus, seeds, root nodules, and soil from the rhizosphere of Sophora tomentosa were collected. From the soil samples, trap cultures with this species were established to extract spores and to evaluate arbuscular mycorhizal fungi colonization in legume roots, as well as to capture rhizobia. Rhizobia strains were isolated from nodules collected in the field or from the trap cultures. Representative isolates of the groups obtained in the similarity dendrogram, based on phenotypic characteristics, had their 16S rRNA genes sequenced. The legume species showed nodules with indeterminate growth, and reddish color, distributed throughout the root. Fifty-one strains of these nodules were isolated, of which 21 were classified in the genus Bacillus, Brevibacillus, Paenibacillus, Rhizobium and especially Sinorhizobium. Strains closely related to Sinorhizobium adhaerens were the predominant bacteria in nodules. The other genera found, with the exception of Rhizobium, are probably endophytic bacteria in the nodules. Arbuscular mycorrhizal fungi was observed colonizing the roots, but arbuscular mycorhizal fungi spores were not found in the trap cultures. Therefore Sophora tomentosa is associated with both arbuscular mycorhizal fungi and nodulating nitrogen-fixing bacteria.

Multiple linear regression and random forest to predict and map soil properties using data from portable X-ray fluorescence spectrometer (pXRF) / Regressão linear múltipla e random forest para predição e mapeamento de atributos do solo utilizando dados de espectrômetro portátil de fluorescência de raios-X (pXRF)

ABSTRACT Determination of soil properties ​​helps in the correct management of soil fertility. The portable X-ray fluorescence spectrometer (pXRF) has been recently adopted to determine total chemical element contents in soils, allowing soil property inferences. However, these studies are still scarce in Brazil and other countries. The objectives of this work were to predict soil properties using pXRF data, comparing stepwise multiple linear regression (SMLR) and random forest (RF) methods, as well as mapping and validating soil properties. 120 soil samples were collected at three depths and submitted to laboratory analyses. pXRF was used in the samples and total element contents were determined. From pXRF data, SMLR and RF were used to predict soil laboratory results, reflecting soil properties, and the models were validated. The best method was used to spatialize soil properties. Using SMLR, models had high values of R² (≥0.8), however the highest accuracy was obtained in RF modeling. Exchangeable Ca, Al, Mg, potential and effective cation exchange capacity, soil organic matter, pH, and base saturation had adequate adjustment and accurate predictions with RF. Eight out of the 10 soil properties predicted by RF using pXRF data had CaO as the most important variable helping predictions, followed by P2O5, Zn and Cr. Maps generated using RF from pXRF data had high accuracy for six soil properties, reaching R2 up to 0.83. pXRF in association with RF can be used to predict soil properties with high accuracy at low cost and time, besides providing variables aiding digital soil mapping.

RESUMO A determinação de atributos do solo auxilia no correto manejo da sua fertilidade. O equipamento portátil de fluorescência de raios-X (pXRF) foi recentemente adotado para determinar o teor total de elementos químicos em solos, permitindo inferências sobre atributos do solo. No entanto, esses estudos ainda são escassos no Brasil e em outros países. Os objetivos deste trabalho foram prever atributos do solo a partir de dados do pXRF, comparando-se os métodos de regressão linear múltipla stepwise (SMLR) e de random forest (RF), além de mapear e validar atributos do solo. 120 amostras de solo foram coletadas em três profundidades e submetidas a análises laboratoriais. Utilizou-se o pXRF para leitura das amostras e determinou-se o teor total de elementos. A partir dos dados do pXRF, foram utilizadas SMLR e RF para predizer resultados laboratoriais, que refletem atributos do solo, e os modelos foram validados. O melhor método foi utilizado para espacializar os atributos do solo. Utilizando SMLR, os modelos apresentaram valores elevados de R² (≥0,8), porém maior acurácia foi obtida na modelagem com RF. A capacidade de troca de cátions potencial e efetiva, matéria orgânica do solo, pH, saturação por bases e teores trocáveis de Ca, Al e Mg apresentaram ajustes adequados e predições acuradas com RF. Dos dez atributos do solo preditos por RF a partir de dados do pXRF, sete apresentavam CaO como a variável mais importante para auxiliar as predições, seguido por P2O5, Zn e Cr. Os mapas gerados a partir de dados do pXRF usando RF apresentaram adequados valores de R² para seis atributos do solo, atingindo R2 de até 0,83. O pXRF em associação com RF pode ser usado para prever atributos do solo com elevada acurácia, com rapidez e a baixo custo, além de proporcionar variáveis que auxiliam o mapeamento digital de solos.

Arbuscular mycorrhizal fungal communities in an iron mining area and its surroundings: Inoculum potential, density, and diversity of spores related to soil properties / Comunidades de fungos micorrízicos arbusculares em área de mineração e seu entorno: Potencial de inóculo, densidade e diversidade de esporos relacionados a atributos do solo

ABSTRACT Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) interact symbiotically with most plant species, facilitating revegetation of areas under rehabilitation. The aim of this study was to evaluate the inoculum potential, density, and diversity of AMF spores in five environments, as well as the relation of species with soil properties. Soil samples were collected in five environments in a mining area and its surroundings in the Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais (Brazil): tailings piles in rehabilitation with grass, canga, Cerrado, native forest, and eucalyptus plantation; these samples were subjected to chemical and physical analyses. Spores were directly extracted from field samples and from trap cultures (TCs) established in two locations in the Southeast and South regions of Brazil for taxonomic identification of the species. Species richness, the Shannon diversity index (H'), and equitability were determined. Principal component analysis (PCA) was used to identify soil properties that most influenced AMF occurrence. Spore density showed no significant difference among the environments. A total of 59 AMF species were found. This is the first report of the occurrence of Acaulospora nivalis and Acaulospora alpina in Brazil. Higher H' and species richness in the field were found in tailings piles and lower in canga. Canga showed higher inoculum potential. The development of TCs in two locations allowed a wider diversity of AMF species to be captured. Environments of the Quadrilátero Ferrífero are hotspots of AMF diversity, and the soil pH and exchangeable S and P contents are the properties that best explain the distribution of AMF species.

RESUMO Fungos micorrízicos arbusculares (AMF) interagem simbioticamente com a maioria das espécies de plantas, facilitando a revegetação de áreas sob reabilitação. O objetivo deste trabalho foi de avaliar o potencial de inóculo, densidade e diversidade de esporos de AMF em cinco ambientes, e a relação das espécies com atributos do solo. Amostras de solo foram coletadas em cinco ambientes em área de mineração e seu entorno no Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais (Brasil): pilha de rejeitos em reabilitação com capim, canga, Cerrado, mata nativa e plantação de eucalipto, e submetidas a análises química e física. A extração de esporos direto de amostras de campo e de culturas armadilha (TCs), estabelecidas em dois locais nas regiões Sul e Sudeste do Brasil, foi feita para identificação taxonômica das espécies. Foram determinados riqueza de espécies, índice de diversidade de Shannon (H') e equitabilidade. Análise de componentes principais (PCA) foi utilizada para identificar atributos do solo que mais influenciaram a ocorrência de AMF. A densidade de esporos não diferiu significativamente entre os ambientes. Um total de 59 espécies de AMF foram encontradas, destacando-se o primeiro relato de ocorrência de Acaulospora nivalis e Acaulospora alpina no Brasil. Maiores H' e riqueza de espécies no campo foram encontradas em pilhas de rejeitos e menores em canga, embora canga tenha apresentado maior potencial de inóculo. A condução de TCs em dois locais proporcionou captura de maior diversidade de espécies de AMF. Ambientes do Quadrilátero Ferrífero são hotspots de diversidade de AMF e o pH do solo e teores trocáveis ​​de S e P são os atributos que melhor explicam a distribuição das espécies de AMF.

Agronomic efficiency of Rhizobium strains from the Amazon region in common bean / Eficiência agronômica de estirpes de Rhizobium isoladas da Amazônia sobre o feijoeiro-comum

To maximize the contribution of biological nitrogen fixation in common bean, it is necessary to use bacterial strains that are more adapted, competitive, and efficient in the symbiotic process. In this regard, the aim of this study was to evaluate the agronomic efficiency (AE) of three bacterial strains isolated from acid soils with high Al content from the Amazon region in an Argissolo Vermelho Distrófico típico soil (Typic Rhodustults - USDA Classification) from the municipality of Formiga, MG, Brazil. We compared their AE to that of the reference strain CIAT 899T and of two controls without inoculation (one without and another with 80 kg ha-1 of N-urea). The results indicated that inoculation with the strains UFLA 02-100 and UFLA 02-127 provides grain yield equivalent to inoculation with the reference strain and to the control with mineral N. Thus, both have potential for recommendation as inoculants for common bean.

Para maximizar a contribuição da fixação biológica de nitrogênio no feijoeiro-comum é necessária a utilização de estirpes de bactérias mais adaptadas, competitivas e eficientes no processo simbiótico. Nesse sentido, objetivou-se avaliar, em um Argissolo Vermelho Distrófico típico do município de Formiga-MG, a eficiência agronômica (EA) de três estirpes isoladas de solos ácidos e com alto teor de Al da Amazônia e comparar suas EA à da estirpe referência CIAT 899T e à de dois controles sem inoculação (um sem e outro com 80 kg ha-1 of N-ureia). Os resultados indicaram que a inoculação com as estirpes UFLA 02-100 e UFLA 02-127 propicia rendimento de grãos equivalente ao da estirpe referência e ao do controle com N mineral e que por isso, ambas têm potencial para ser recomendadas como inoculantes para o feijoeiro-comum.

Nursery growth and rhizobia symbiosis of scandent Leguminosae species native to the Amazon region / Crescimento e simbiose com rizóbios em casa de vegetação de espécies de Leguminosae escandentes nativas da região Amazônica

A great number of species and individuals of scandent legumes establishing symbiosis with nitrogen fixing bacteria occurs in the Amazon Forest. These symbiosis probably play an important role in contributing to nitrogen incorporation in this ecossystem. The objectives of this study were to evaluate the growth of eight species of scandent legumes in five nursery substrates; to compare nodulation with rhizobia strains introduced or native to these substrates; and to characterize phenotypically and genetically these rhizobia. The experiment was carried out in a completely randomized design with five replications. Five to seven months after seedling emergency, according to the legume species, growth and nodulation parameters were determined. Rhizobia identification of strains was carried out by 16S rRNA gene partial sequencing. The survival of seedlings after the transplanting varied from 93 to 98%, in Ultisol (Argissolo in Brazilian classification), collected in primary forest, and fertilized with all nutrients, except nitrogen (ULTfert); and in a clay and sand mixture, in a ratio 3:2 (CONV), respectively. Species with height superior to 30 cm, in general, grew better in substrates with higher fertility: ULTfert and Humic Gley soil (HG). Seven out of the eight species were able to nodulate. The percentage of nodulation per substrate was: SAND, washed sand with mixed inoculum of 100 rhizobia strains plus fertilization (100), HG (80), CONV (100), ULT, A-horizon of red-yellow Ultisol collected in the Ducke Forest Reserve (Manaus) (44), and ULTfert (55%). Bradyrhizobium spp. were isolated from nodules of all species and substrates. Burkolderia fungorum was isolated from Dalbergia inundata. For Dalbergia riedelli and Dalbergia inundata, this is the first report on the identification of symbiotic strains. Scandent legumes present high survival of seedlings in nursery, and develop better in substrates with higher fertility, and generally present symbiosis with [...].

Um grande número de espécies e indivíduos de leguminosas escandentes estabelecendo simbiose com bactérias fixadoras de nitrogênio ocorrem na floresta Amazônica. Estas simbioses provavelmente desempenham importante papel, contribuindo para incorporação de nitrogênio neste ecossistema. Os objetivos deste trabalho foram avaliar o crescimento de oito espécies de leguminosas escandentes em cinco substratos no viveiro; comparar a nodulação com as estirpes de rizóbio introduzidas ou nativas destes substratos; e caracterizar esses rizóbios fenotípica e geneticamente. O experimento foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado com cinco repetições. Cinco a sete meses após a emergência das mudas parâmetros de crescimento e nodulação foram determinados. A identificação das estirpes de rizóbios foi feita pelo sequenciamento parcial do gene 16S rRNA. A sobrevivência das mudas após o transplante variou de 93 a 98%, em um Argissolo (Ultisol de acordo com a classificação da USDA), coletado em floresta primária e adubado com todos os nutrientes, exceto nitrogênio (ULTfert), e na mistura argila e areia, na proporção 3:2 (CONV), respectivamente. Espécies que apresentaram altura superior a 30 cm, no geral, cresceram melhor nos substratos de maior fertilidade: ULTfert e solo Glei Húmico (GH). Das oito espécies estudadas, sete nodularam. A porcentagem de nodulação por substrato foi: AREIA, areia lavada com inóculo misto de 100 estirpes de rizóbio mais adubação (100), GH (80), CONV (100), ULT, horizonte A de Argissolo vermelho-amarelo coletado na Reserva Florestal Ducke (Manaus) (44) e ULTfert (55%). Bradyrhizobium spp. foram isolados de nódulos de todas as espécies e substratos. Burkolderia fungorum foi isolada de Dalbergia inundata. Este é o primeiro relato de identificação de estirpes simbióticas para Dalbergia riedelli e Dalbergia inundata. Leguminosas escandentes apresentaram alta sobrevivência de mudas em casa de vegetação e desenvolveram-se [...]

Resposta de cultivares de feijoeiro-comum à inoculação das sementes com duas estirpes de rizóbio / Common bean cultivars response to seed inoculation with two rhizobium strains

Fixação simbiótica de nitrogênio pode ser uma alternativa para reduzir, ou mesmo substituir, a adubação nitrogenada do feijoeiro-comum, cultura na qual ainda há descrédito quanto aos benefícios da inoculação e que se caracteriza por aplicações de altas doses de N mineral. Com o objetivo de verificar a resposta de cultivares de feijoeiro-comum à inoculação das sementes com duas estirpes de rizóbio, foram conduzidos dois experimentos de campo na safra de inverno 2010 (Patos de Minas e Uberaba, MG). Utilizou-se o delineamento em blocos casualizados, com três repetições e esquema fatorial 8 x 3, envolvendo oito cultivares (União, Madrepérola, Supremo, Ouro Negro, Ouro Vermelho e Majestoso) e três tipos de inoculação (sementes não inoculadas e estirpes CIAT 899T e UFLA 04-173). Na floração, avaliaram-se o número e massa seca de nódulos, massa seca de parte aérea e teor e acúmulo de nitrogênio (N) na parte aérea e, na colheita, o rendimento de grãos com seus componentes primários, teor e acúmulo de N nos grãos. Constatou-se que as populações nativas promovem nodulação equivalente à das estirpes inoculadas. As estirpes CIAT 899T e UFLA 04-173 favorecem o crescimento vegetativo do feijoeiro. A estirpe CIAT 899T proporciona maior número de vagens e maior massa de grãos que a estirpe UFLA 04-173, e em Uberaba também proporciona maior rendimento de grãos. Quando a inoculação é realizada com a estirpe UFLA 04-173, as cultivares diferem quanto ao teor foliar de N. As cultivares Madrepérola, Ouro Negro e Ouro Vermelho apresentam mais nódulos e maior massa seca de parte aérea, além de maior produtividade em Patos de Minas. Ouro Negro situa-se entre as mais produtivas em Uberaba. Em Uberaba há maior acúmulo de matéria seca de nódulos e de parte aérea, mas o ambiente Patos de Minas resulta em maiores valores do rendimento de grãos e componentes.

The symbiotic nitrogen fixation can be an alternative to reduce, or even replace, the nitrogen (N) fertilization of the common bean crop, characterized by application of high doses of this nutrient. This work aimed to verify the response of common bean cultivars to the seed inoculation with two Rhizobium strains, conducting two field experiments in the winter-spring crop of 2010, at Patos de Minas and Uberaba, Minas Gerais State, Brazil. The experiment had a randomized block design, with three replications and a 8 x 3 factorial squemme, involving eight cultivars and three levels of inoculation. At flowering, it was evaluated the number of nodules, nodules dry mass, shoots dry weight, N content and accumulation in shoots and, at harvest, the grain yield and its primary components (100 grains weight, number of pods per plant, number of grains per pod) and the N content and accumulation in the grains. The Madrepérola, Ouro Negro and Ouro Vermelho cultivars present the highest number of nodules and higher dry mass; in Patos de Minas, the same cultivars show higher productivity, but in Uberaba, only Ouro Negro cultivar is among the most productive. In Uberaba there is the greater nodules dry weight and higher shoots dry matter, but the most favorable conditions in Patos de Minas results in higher values for grain yield and its components. In Uberaba, the CIAT 899T strain overcomes the UFLA 04-173 strain in relation to grain yield. In both environments, the CIAT 899T strain also shows superiority in number of pods per plant and weight of one hundred grains.

Inoculação com cepas de rizóbio na cultura do feijoeiro / Inoculation with rhizobium strains in beans crop

O presente trabalho objetivou avaliar a resposta de Phaseolus vulgaris (L.) cv. 'Talismã' à inoculação com quatro cepas isoladas da região da Amazônia, UFLA 02-100, UFLA 02-127, UFLA 02-86 e UFLA 02-68, comparadas à cepa CIAT-899 (SEMIA4077), autorizada pelo MAPA como inoculante para cultura do feijoeiro. O experimento foi conduzido em campo na Universidade Federal de Lavras, utilizando-se o delineamento experimental em DBC, com sete tratamentos e com seis repetições, sendo cinco estirpes citadas e dois controles não inoculados, um com N-mineral (80kg ha-1 de N) e outra sem N-mineral. Foram avaliados a nodulação (número e massa seca de nódulos), o crescimento (massa seca da parte aérea), o rendimento de grãos e o teor e acúmulo de nitrogênio na parte aérea e nos grãos, além da eficiência relativa. A cepa UFLA 02-68 se destacou e promoveu rendimento de grãos semelhante ao da testemunha com 80kg ha-1 de nitrogênio, superando as demais estirpes, inclusive a CIAT 889.

This paper aimed to evaluate the effect of inoculation on Phaseolus vulgaris (L.) cv. 'Talismã' with four rhizobia strains isolated from Amazon region: UFLA 02-100, UFLA 02-127, UFLA 02-86 and UFLA 02-68, compared to inoculation with strain CIAT-899, officialy authorized as inoculant to common beans by MAPA. The experiment was carried out in the 'Universidade Federal de Lavras' campus, in a randomized block design, with 6 replications and 7 treatments. Treatments were the five strains and two controls: one receiving mineral-N (80kg N ha-1) and the other an absolut control. Nodule number and dry matter weight, shoot dry matter weight, grain yields and N-content both in shoots and grain were evaluated. Inoculation with strain UFLA 02-68 promoted highest grain yields, similar to the control receiving mineral-N, their yields were even higher than that of strain CIAT 889.

Indicadores biológicos da qualidade do solo em sistema agrossilvopastoril no noroeste do estado de Minas Gerais / Biological indicators of soil quality in agricultural-forestry-pasture system in northwest region of Minas Gerais state, Brazil

Estudos de qualidade do solo são importantes para o entendimento da interação dessa com o ecossistema como um todo. Nesse contexto, os microrganismos do solo desempenham papel fundamental para manutenção e produtividade de vários agroecossistemas. Objetivou-se, neste trabalho avaliar os atributos biológicos (carbono da biomassa microbiana, respiração basal e quociente microbiano), além do teor de carbono orgânico, possíveis indicadores das alterações na qualidade do solo impostas pelos diferentes sistemas de manejo, em relação ao cerrado nativo, em sistema agrossilvopastoril, no noroeste de Minas Gerais. Foram coletadas amostras, nas profundidades de 0-5, 5-20 e 20-40 cm, de um Latossolo Vermelho Distrófico típico (LVd), entre os municípios de Vazante e Paracatu. Os sistemas foram selecionados segundo o histórico de uso: (1) CN- cerrado nativo (testemunha); (2) EA- eucalipto + arroz (ano zero do sistema agrossilvopastoril, plantados após o desmatamento da vegetação nativa de cerrado); (3) ES-eucalipto + soja (ano um do sistema, semeadura da soja em substituição ao arroz); (4) EP- eucalipto + pastagem (ano dois do sistema, com pastagem de Brachiaria brizantha Stapf., para a engorda do gado de corte); (5) EPG- eucalipto + pastagem + gado de corte (ano três do sistema, com a introdução do gado de corte); (6) PP- pastagem plantada de Brachiaria brizantha Stapf.; e (7) EC- eucalipto no sistema convencional no espaçamento de 2,0 x 3,0 m. O carbono orgânico e o carbono da biomassa microbiana apresentaram valores mais elevados na camada superficial (0-5cm), em relação às demais, em todos os sistemas. O carbono orgânico mostrou alteração substancial em relação aos sistemas estudados e às profundidades, revelando seu potencial como indicador da qualidade do solo em termos de reflexos das modificações impostas pelo manejo. O teor de carbono da biomassa microbiana foi reduzido em todos sistemas estudados em relação ao cerrado nativo, em função da...

Soil quality studies are important for understanding its interaction with the ecosystem as a whole. In this context, the soil microorganisms play a fundamental role for the maintenance and productivity of various agricultural ecosystems. This work had the objective to evaluate the biological attributes (microbial biomass carbon, basal respiration, and microbial quotient), as well as the organic matter content, possible indicators of alterations in soil quality imposed by different management systems, in relation to native cerrado, in agricultural - forestry - pasture system, in northwest of Minas Gerais state, Brazil. Samples were collected at 0-5, 5-20, and 20-40 cm depths, from a typical Dystrophic Red Latosol (Oxisol), between Vazante and Paracatu counties. The systems were selected according to the history of use, as follows: (1) CN - native cerrado (reference); (2) EA - eucalyptus + rice (year zero of agricultural - forestry - pasture system, planted after removal of cerrado native vegetation); (3) EP - eucalyptus + soybeans (year one of system, soybeans sowing substituting rice); (4) - EP - ES - eucalyptus + pasture (year two of system, using Brachiaria Brizantha Stapf. for cattle raising); (5) - EPG - eucalyptus + pasture + cattle (year three of system, with introduction of cattle); (6) PP - pasture cultivated with Brachiaria Brizantha Stapf.; and (7) EC - eucalyptus under conventional system in 2x3m spacing. The organic carbon and the microbial biomass carbon presented higher values in the superficial layer (0 - 5 cm), in relation to the other depths, in all systems. The organic carbon showed substantial alteration in relation to the studied systems and depths assessed, revealing its potential as soil quality indicator concerning the modifications imposed by management. The microbial biomass carbon content decreased in all systems in comparison with native cerrado due to anthropic action. Along the progress of the agricultural...