ABSTRACT
Apesar de sua relevância, estudos sobre a ciclagem de nutrientes e fixação biológica do nitrogênio (FBN) em café Conilon (Coffea canephora cv. Conilon), associadas com plantas de cobertura, são escassos. Objetivou-se, com este trabalho avaliar a ciclagem de nutrientes, a FBN e o efeito que plantas de cobertura podem causar em lavoura de C. canephora cv. Conilon, sob manejo orgânico. O experimento foi conduzido no Estado do Espírito Santo - Brasil, em uma lavoura de café sob manejo orgânico, com 6,5 anos. Os tratamentos consistiram de testemunha (ausência de plantas de cobertura), Pennisetum glaucum e as leguminosas Canavalia ensiformis, Mucuna deeringiana e Cajanus cajan, com e sem inoculação de rizóbio específico. Efetuaram-se análises químicas de solo e da parte aérea das plantas espontâneas e de cobertura, bem como as concentrações foliares de nutrientes do cafeeiro. A contribuição da FBN foi determinada pela técnica da abundância natural. A FBN contribuiu com cerca de 80% do N acumulado pelas leguminosas, correspondendo a 27 - 35 kg N ha-1. A concentração e acúmulo de nutrientes variaram entre as plantas de cobertura. A inoculação com rizóbio não influenciou ciclagem de nutrientes e a FBN. As leguminosas forneceram parte do N necessário para o cafeeiro. Não houve efeito significativo dos tratamentos sobre a concentração de nutrientes e o crescimento do cafeeiro.
Notwithstanding its relevance, studies regarding nutrient cycling and biological dinitrogen fixation in Conilon coffee (Coffee canephora cv. Conilon) associated with cover plants are very scarce. Aiming to evaluate the contribution of cover crops for organic conilon production, a field experiment was carried out consisting of Pennisetum glaucum, and legume species Canavalia ensiformis, Mucuna deeringiana and Cajanus cajan (inoculated and non inoculated) cultivated between coffee trees, and spontaneous vegetation as cover crops. The experiment was carried out in Espírito Santo State- Brazil, in a 6.5 years old coffee crop production system. Chemical analyses of soil and vegetative parts of spontaneous and cover crops, as well as coffee leaf nutrients concentration were performed. Biological Nitrogen Fixation (BNF) was determined by the natural abundance method. BNF contributed with about 80% of the nitrogen accumulated by the leguminous plants, corresponding to 27 - 35 kg of N ha-1. Concentration and accumulation of nutrients varied among cover crops. Rhizobium inoculation did not influence nutrient cycling or BNF. Legume plants partially supplied the nitrogen requirements of Conilon coffee. No significant effect of the treatments was observed on the nutrient concentration of Conilon coffee or on plant growth.
ABSTRACT
A key contribution to study the cycling of nutrients in soil/plant/animal systems is the evaluation of the consumption of forage and their nutrients by cattle. The objective of this study was to test techniques to evaluate faecal production, in vitro digestibility, forage consumption and the proportion of legume in the acquired diet. Five Zebu steer calves were confined and fed five diets of different combinations of Brachiaria dictyoneura and Desmodium ovalifolium. All quantities of faeces were collected per animal and these values were found to compare favourably with those derived from using the chromium oxide technique. In vitro digestibility ranged from 7 to 10% higher than the actual in vivo digestibility. Faecal samples from steers fed with diets with 25% or more of grass in the mixture were found to be depleted in 13C between 1.7 and 2.1, but no depletion was observed when the diet was 100% D. ovalifolium. There was a positive linear regression (r² = 0.97***) of the 13C of the diet with the 13C of faeces, but if the acquired diet contained a very high proportion of legume, the legume content could be underestimated by as much as 10%. None of the internal indicators, such as lignin or ash content of the diets, were useful to predict feed intake, but the chromium oxide external indicator performed satisfactorily. The 13C analysis of the faeces was an effective predictor of the proportion of the legume in the consumed diet.
Uma contribuição fundamental para o estudo da ciclagem de nutrientes no sistema solo/planta/ animal é a avaliação do consumo pelo gado de forragem e dos nutrientes nela contidos. Testaram-se, sob condições controladas, técnicas para avaliar a produção fecal, digestibilidade in vitro, consumo de forragem e a proporção de leguminosa ingerida na dieta. Cinco novilhos de Zebu foram confinados e alimentados com quantidades conhecidas de cinco rações com diferentes proporções de Brachiaria dictyoneura e Desmodium ovalifolium. Todas as fezes bovinas foram recolhidas e pesadas e estes valores foram comparáveis com as estimativas da produção fecal derivadas do uso da técnica de óxido de cromo. A digestibilidade in vitro variou de 7 a 10% acima da digestibilidade in vivo atual. Amostras de fezes de novilhos alimentados com dietas com 25% ou mais de capim na mistura apresentaram abundância de 13C por entre 1,7 e 2,1, mas este empobrecimento isotópico não foi observado quando a dieta era com 100% D. ovalifolium. Houve correlação positiva linear (r² = 0,97***) entre 13C da dieta com o 13C das fezes, mas o conteúdo de leguminosa foi subestimado em mais de 10% quando a dieta ingerida foi de 100% de leguminosa. Nenhum dos indicadores internos, como o conteúdo de lignina ou cinzas, foram úteis para prever o consumo de forragem, mas os resultados da técnica utilizando óxido crômico como indicador externo foram satisfatórios. A abundância de 13C das fezes foi indicador adequado da proporção da leguminosa na dieta.
ABSTRACT
A key contribution to study the cycling of nutrients in soil/plant/animal systems is the evaluation of the consumption of forage and their nutrients by cattle. The objective of this study was to test techniques to evaluate faecal production, in vitro digestibility, forage consumption and the proportion of legume in the acquired diet. Five Zebu steer calves were confined and fed five diets of different combinations of Brachiaria dictyoneura and Desmodium ovalifolium. All quantities of faeces were collected per animal and these values were found to compare favourably with those derived from using the chromium oxide technique. In vitro digestibility ranged from 7 to 10% higher than the actual in vivo digestibility. Faecal samples from steers fed with diets with 25% or more of grass in the mixture were found to be depleted in 13C between 1.7 and 2.1, but no depletion was observed when the diet was 100% D. ovalifolium. There was a positive linear regression (r² = 0.97***) of the 13C of the diet with the 13C of faeces, but if the acquired diet contained a very high proportion of legume, the legume content could be underestimated by as much as 10%. None of the internal indicators, such as lignin or ash content of the diets, were useful to predict feed intake, but the chromium oxide external indicator performed satisfactorily. The 13C analysis of the faeces was an effective predictor of the proportion of the legume in the consumed diet.
Uma contribuição fundamental para o estudo da ciclagem de nutrientes no sistema solo/planta/ animal é a avaliação do consumo pelo gado de forragem e dos nutrientes nela contidos. Testaram-se, sob condições controladas, técnicas para avaliar a produção fecal, digestibilidade in vitro, consumo de forragem e a proporção de leguminosa ingerida na dieta. Cinco novilhos de Zebu foram confinados e alimentados com quantidades conhecidas de cinco rações com diferentes proporções de Brachiaria dictyoneura e Desmodium ovalifolium. Todas as fezes bovinas foram recolhidas e pesadas e estes valores foram comparáveis com as estimativas da produção fecal derivadas do uso da técnica de óxido de cromo. A digestibilidade in vitro variou de 7 a 10% acima da digestibilidade in vivo atual. Amostras de fezes de novilhos alimentados com dietas com 25% ou mais de capim na mistura apresentaram abundância de 13C por entre 1,7 e 2,1, mas este empobrecimento isotópico não foi observado quando a dieta era com 100% D. ovalifolium. Houve correlação positiva linear (r² = 0,97***) entre 13C da dieta com o 13C das fezes, mas o conteúdo de leguminosa foi subestimado em mais de 10% quando a dieta ingerida foi de 100% de leguminosa. Nenhum dos indicadores internos, como o conteúdo de lignina ou cinzas, foram úteis para prever o consumo de forragem, mas os resultados da técnica utilizando óxido crômico como indicador externo foram satisfatórios. A abundância de 13C das fezes foi indicador adequado da proporção da leguminosa na dieta.
ABSTRACT
The species Gluconacetobacterdiazotrophicus, Herbaspirillum seropedicae and H. rubrisubalbicans are endophytic N2-fixing [diazotrophic] bacteria which colonise not only roots, but also the aerial tissue of sugar cane. However, the technique most commonly used to quantify the populations of these microbes in plants is by culturing serial dilutions of macerates of plant tissues in N free semi-solid media which are only semi-selective for the species/genera [the Most Probable Number (MPN) Technique] and each culture must be further subjected to several tests to identify the isolates at the species level. The use of species-specific polyclonal antibodies with the indirect ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) can be an alternative which is rapid and specific to quantify these populations of bacteria. This study was performed to investigate the viability of adapting the indirect ELISA technique to quantify individually the populations of these three species of diazotroph within the root and shoot tissues of sugarcane. The results showed that species-specific polyclonal antibodies could be obtained by purifying sera in protein-A columns which removed non-specific immuno-globulins. It was possible to quantify the three bacterial species in the Brazilian sugarcane variety SP 70-1143 in numbers above 10(5) cells per g fresh weight in roots, rhizomes and leaves. The numbers of the different bacterial species evaluated using the ELISA technique were found to be higher than when the same populations were evaluated using the MPN technique, reaching 1400 times greater for G. diazotrophicus and 225 times greater for Herbaspirillum spp. These results constitute the first quantification of Herbaspirillum using immunological techniques.
ABSTRACT
In commercial plantations of soybean in both the Southern and the Cerrado regions, contributions from biological nitrogen fixation (BNF) are generally proportionately high. When using the 15N natural abundance technique to quantify BNF inputs, it is essential to determine, with accuracy, the 15N abundance of the N derived from BNF (the 'B' value). This study aimed to determine the effect of four recommended strains of Bradyrhizobium spp. (two B. japonicum and two B. elkanii) on the 'B' value of soybean grown in pots in an open field using an equation based on the determination of 15N natural abundance in a non-labelled soil, and estimate of the contribution of BNF derived from the use of 15N-isotope dilution in soils enriched with 15N. To evaluate N2 fixation by soybean, three non-N2-fixing reference crops were grown under the same conditions. Regardless of Bradyrhizobium strain, no differences were observed in dry matter, nodule weight and total N between labelled and non-labelled soil. The N2 fixation of the soybeans grown in the two soil conditions were similar. The mean 'B' values of the soybeans inoculated with the B. japonicum strains were -1.84 and -0.50 , while those inoculated with B. elkanii were -3.67 and -1.0 , for the shoot tissue and the whole plant, respectively. Finally, the 'B' value for the soybean crop varied considerably in function of the inoculated Bradyrhizobium strain, being most important when only the shoot tissue was utilised to estimate the proportion of N in the plant derived from N2 fixation.
Em plantações comerciais de soja na região Sul e do Cerrado, as contribuições da fixação biológica de Nitrogênio (FBN) são geralmente elevadas. Quando usamos a técnica da abundância natural de 15N para quantificar a FBN, é essencial determinar com exatidão a abundância de 15N do N derivado da FBN (valor 'B'). Este trabalho buscou determinar o efeito das quatro estirpes de Bradyrhizobium spp. (duas B. japonicum, duas B. elkanii) sobre o valor 'B' de soja crescida em vasos em ambiente aberto usando uma equação na determinação da abundância natural de 15N em um solo não enriquecido com 15N, e estimativas da contribuição da FBN derivado do uso da técnica de diluição isotópica de 15N em solo enriquecido com 15N. Para avaliar a fixação de N2 pela soja três plantas referenciam foram crescidas nas mesmas condições. Independente da estirpe de Bradyrhizobium, não foi observada diferença para matéria seca, massa de nódulos e N total entre solo marcado e não marcado. A fixação de N2 em soja crescida nas duas condições de marcação do solo foi semelhante. Os valores médios de 'B' para plantas de soja inoculadas com estirpes de B. japonicum foram, em média, de -1,84 e -0,50 enquanto as inoculadas com B. elkanii apresentaram médias de -3,67 e -1,00 , para parte aérea e planta inteira, respectivamente. Finalmente, o valor 'B' para a cultura da soja variou consideravelmente em função da estirpe de Bradyrhizobium inoculada, sendo mais importante quando se utiliza somente a parte aérea da planta para estimar a proporção do N da planta derivado da fixação de N2.
ABSTRACT
In commercial plantations of soybean in both the Southern and the Cerrado regions, contributions from biological nitrogen fixation (BNF) are generally proportionately high. When using the 15N natural abundance technique to quantify BNF inputs, it is essential to determine, with accuracy, the 15N abundance of the N derived from BNF (the 'B' value). This study aimed to determine the effect of four recommended strains of Bradyrhizobium spp. (two B. japonicum and two B. elkanii) on the 'B' value of soybean grown in pots in an open field using an equation based on the determination of 15N natural abundance in a non-labelled soil, and estimate of the contribution of BNF derived from the use of 15N-isotope dilution in soils enriched with 15N. To evaluate N2 fixation by soybean, three non-N2-fixing reference crops were grown under the same conditions. Regardless of Bradyrhizobium strain, no differences were observed in dry matter, nodule weight and total N between labelled and non-labelled soil. The N2 fixation of the soybeans grown in the two soil conditions were similar. The mean 'B' values of the soybeans inoculated with the B. japonicum strains were -1.84 and -0.50 , while those inoculated with B. elkanii were -3.67 and -1.0 , for the shoot tissue and the whole plant, respectively. Finally, the 'B' value for the soybean crop varied considerably in function of the inoculated Bradyrhizobium strain, being most important when only the shoot tissue was utilised to estimate the proportion of N in the plant derived from N2 fixation.
Em plantações comerciais de soja na região Sul e do Cerrado, as contribuições da fixação biológica de Nitrogênio (FBN) são geralmente elevadas. Quando usamos a técnica da abundância natural de 15N para quantificar a FBN, é essencial determinar com exatidão a abundância de 15N do N derivado da FBN (valor 'B'). Este trabalho buscou determinar o efeito das quatro estirpes de Bradyrhizobium spp. (duas B. japonicum, duas B. elkanii) sobre o valor 'B' de soja crescida em vasos em ambiente aberto usando uma equação na determinação da abundância natural de 15N em um solo não enriquecido com 15N, e estimativas da contribuição da FBN derivado do uso da técnica de diluição isotópica de 15N em solo enriquecido com 15N. Para avaliar a fixação de N2 pela soja três plantas referenciam foram crescidas nas mesmas condições. Independente da estirpe de Bradyrhizobium, não foi observada diferença para matéria seca, massa de nódulos e N total entre solo marcado e não marcado. A fixação de N2 em soja crescida nas duas condições de marcação do solo foi semelhante. Os valores médios de 'B' para plantas de soja inoculadas com estirpes de B. japonicum foram, em média, de -1,84 e -0,50 enquanto as inoculadas com B. elkanii apresentaram médias de -3,67 e -1,00 , para parte aérea e planta inteira, respectivamente. Finalmente, o valor 'B' para a cultura da soja variou consideravelmente em função da estirpe de Bradyrhizobium inoculada, sendo mais importante quando se utiliza somente a parte aérea da planta para estimar a proporção do N da planta derivado da fixação de N2.