Optimizing foliar N-fertilization in sugarcane depends on plant genotype and nitrogen concentration.

Foliar N-fertilization (FNf) has emerged as a promising approach to synchronize plant nitrogen (N) demands and application timing, reducing the N losses to the environment associated with traditional soil-based fertilization methods. However, limited information exists regarding the effectiveness of FNf in sugarcane. This study aimed to optimize FNf in sugarcane by evaluating N-fertilizer recovery by the plant (NRP) and assessing potential toxicity effects. Four sugarcane genotypes were subjected to FNf using 15 N-urea at five nitrogen concentrations. NRP was assessed at five time points for roots, stalk, old leaves, 15 N-urea-fertilized leaves (15 NL), and unexpanded leaves (UEL). Leaf scorching, indicating FNf toxicity, was analyzed using morpho-anatomical and histochemical techniques. The results showed that FNf promoted high NRP, with an average recovery of 62.3%. Surprisingly, the redistribution of 15 N-urea did not follow the nitrogen uptake rate by sugarcane leaves, with an average of 41.3% of the total-NRP. The stalk emerged as the primary sink for 15 N-urea, followed by the UEL. Genotypes differed in the leaf scorching intensity, which increased with higher concentration of 15 N-urea. Genotypes also differed in the 15 N-urea uptake rate, down-regulated by the N content in the 15 NL. These findings emphasize that by carefully choosing the appropriate genotype and nitrogen concentration, FNf can significantly enhance N-fertilizer uptake, resulting in potential environmental and economic benefits.

Understanding N timing in corn yield and fertilizer N recovery: An insight from an isotopic labeled-N determination.

Early fertilizer nitrogen (N) application on cover crops or their residues during the off-season is a practice adopted in Brazil subtropical conditions under no-tillage corn (Zea mays L.) systems. However, the effect of early N application on yield, plant N content, and N recovery efficiency (NRE) for corn is not yet well documented. Five fertilizer N timings in an oat-corn system were evaluated in two studies utilizing an isotopic-labeled N determination, 15N isotope. The N fertilization timings were: (i) oat tillering, (ii) 15 days before corn planting time, over the oat residues, (iii) at corn planting time, (iv) in-season at the three-leaf growth stage (V3), and (v) in-season split application at V3 and six-leaf (V6) growth stages. Based on the statistical analysis, the N fertilization timings were separated into three groups: 1) N-OATS, designated to N applied at oat; 2) N-PLANT, referred to pre-plant and planting N applications; and 3) N-CORN, designated to in-season corn N applications. Corn yield was not affected by the N fertilization timing. However, the N-CORN N fertilization timings enhanced NRE by 17% and 35% and final N recovery system (plant plus soil) by 16% and 24% all relative to N-OATS and N-PLANT groups, respectively. Overall, N-OATS resulted in the largest N derived from fertilizer (NDFF) amount in the deeper soil layer, in overall a delta of 10 kg N ha-1 relative to the rest of the groups. Notwithstanding corn yield was not affected, early N fertilization under subtropical conditions is not a viable option since NRE was diminished and the non-recovery N increased relative to the in-season N applications.

In situ 13CO2 pulse labelling of field-grown eucalypt trees revealed the effects of potassium nutrition and throughfall exclusion on phloem transport of photosynthetic carbon.

Potassium (K) is an important limiting factor of tree growth, but little is known of the effects of K supply on the long-distance transport of photosynthetic carbon (C) in the phloem and of the interaction between K fertilization and drought. We pulse-labelled 2-year-old Eucalyptus grandis L. trees grown in a field trial combining K fertilization (+K and -K) and throughfall exclusion (+W and -W), and we estimated the velocity of C transfer by comparing time lags between the uptake of (13)CO2 and its recovery in trunk CO2 efflux recorded at different heights. We also analysed the dynamics of the labelled photosynthates recovered in the foliage and in the phloem sap (inner bark extract). The mean residence time of labelled C in the foliage was short (21-31 h). The time series of (13)C in excess in the foliage was affected by the level of fertilization, whereas the effect of throughfall exclusion was not significant. The velocity of C transfer in the trunk (0.20-0.82 m h(-1)) was twice as high in +K trees than in -K trees, with no significant effect of throughfall exclusion except for one +K -W tree labelled in the middle of the drought season that was exposed to a more pronounced water stress (midday leaf water potential of -2.2 MPa). Our results suggest that besides reductions in photosynthetic C supply and in C demand by sink organs, the lower velocity under K deficiency is due to a lower cross-sectional area of the sieve tubes, whereas an increase in phloem sap viscosity is more likely limiting phloem transport under drought. In all treatments, 10 times less (13)C was recovered in inner bark extracts at the bottom of the trunk when compared with the base of the crown, suggesting that a large part of the labelled assimilates has been exported out of the phloem and replaced by unlabelled C. This supports the 'leakage-retrieval mechanism' that may play a role in maintaining the pressure gradient between source and sink organs required to sustain high velocity of phloem transport in tall trees.

Aproveitamento pelo trigo do nitrogênio residual da crotalária (Crotalaria juncea) e da uréia aplicado ao solo em cultivo precedente / Recovery by wheat of residual nitrogen from crotalária (Crotalaria juncea) and urea of previous crop soil fertilization

O cultivo de adubos verdes no sistema produtivo tem por objetivo o fornecimento de nitrogênio ao solo. Porém, muitas vezes os benefícios não são a curto prazo. Nesse sentido, acompanhar a taxa de fornecimento de nitrogênio proveniente dos resíduos ao longo dos anos se faz necessário. O objetivo do trabalho foi avaliar o aproveitamento do nitrogênio residual no solo do adubo verde (Crotalaria juncea L.)-15N e da uréia-15N, em fertilização conjugada e separada, no segundo ano de cultivo pelo trigo (Triticum aestivum L.). O experimento foi desenvolvido em vasos com 4kg de solo (Latossolo Vermelho distrófico típico), em delineamento inteiramente casualizado com cinco tratamentos e quatro repetições. As quantidades de 15N residual do primeiro cultivo eram: Uréia-15N (11,2mg kg-1 de 15N); Crotalária juncea-15N (85mg kg-1de 15N); Uréia-15N+crotalária (19,8mg kg-1 de 15N); Crotalária juncea-15N+uréia (81,6mg kg-1de 15N); Controle (sem adição de fontes de N). Todos os tratamentos receberam 36mg kg-1 de N-uréia (sem marcação) em cobertura. Foram avaliados a recuperação do 15N residual das fontes, a massa de matéria seca, a concentração e o conteúdo de N nas plantas. A recuperação do N-uréia residual aplicado isoladamente foi superior quando comparada à recuperação do N-crotalária ou crotalária mais uréia, sem, contudo, influenciar o acúmulo de massa e a nutrição das plantas de trigo. No sistema solo-planta, a porcentagem de recuperação do N-crotalária foi igual ao N-uréia. Após dois anos de cultivo do solo em vasos sem aparentes perdas por percolação e lixiviação, em torno de 26 por cento do N-uréia e 75 por cento do N-crotalária aplicados no primeiro cultivo ainda se encontram no solo, evidenciando o benefício da incorporação de adubo verde no fornecimento de N gradativamente ao sistema.

The cultivation of green manures in the production system aims to supply nitrogen to the soil, but often the benefits are not in the short term. In this sense, to accompany the rate of nitrogen supply from the residues over the years is necessary. The aim of this research was to evaluate the use of green manure nitrogen (Crotalaria juncea L.)-15N and urea-15N in conjugated and separate fertilization in the previous cultivation by the wheat (Triticum aestivum L.). The experiment was carried out in pots with 4kg of a Rhodic Hapludox in the completely randomized design with 5 treatments and 4 replicates. The quantities of residual N of the first crop were: Urea-15N (11.2mg kg-1 de 15N); Crotalaria juncea-15N (85.0mg kg-1de 15N); Urea-15N+crotalária (19.8mg kg-1 de 15N); Crotalaria juncea-15N+urea (81.6mg kg-1de 15N); Control (without source with N). All the treatments received 36.0mg kg-1 of N-urea in the topdressing. Evaluated the recovery of residual 15N sources, the dry weight, the concentration and content of N in plants. The N-urea recovery isolated was larger compared to N-crotalária or N-crotalária with urea, without, however, influence the accumulation of weight and nutrition of plants of wheat. In the system soil-plant, the recovery percentage of the N-crotalária was similar to the N-urea. After two years of cultivation in pots without apparent loss by percolation and leaching around 26 percent of the N-urea and 75 percent of the N-crotalaria applied the first crop are in the soil, showing the benefit of the incorporation of green manure in the supply of N to the system gradually.

Parcelamento da adubação nitrogenada na cultura do milho e utilização do N residual pela sucessão aveia preta-milho / Nitrogen fertilization splitting in maize and residual N utilization for the-black oats-maize succession

Com o objetivo de avaliar a eficiência de utilização do N pela cultura de milho (Zea mays L.), usando-se fertilizante marcado com 15N, aplicado parceladamente (duas formas), e o efeito residual deste fertilizante nas duas culturas subseqüentes em sucessão (aveia preta e milho), sob implantação do sistema plantio direto, foi conduzido um experimento, no sudeste do Brasil, nos anos agrícolas 2003/2004 e 2004/2005, sob um solo de textura areno-argilosa (Hapludox). Os tratamentos consistiram da dose de 120kg ha-1 de N, na forma de sulfato de amônio marcado (15N) e dois parcelamentos de N 30-90 e 60-60kg ha-1. Nas plantas de milho e aveia preta, avaliaram-se o N total acumulado, o N proveniente do fertilizante e a recuperação de N-fertilizante. O incremento da dose de fertilizante nitrogenado aplicado na semeadura (60kg ha-1 de N), no ano agrícola 2003/2004, proporcionou aumento no aproveitamento de N pela planta (65 por cento) em relação ao tratamento que recebeu 30kg ha-1 de N na semeadura (45 por cento).

The objective of this research was to evaluate: a)the N use efficiency by a maize (Zea mays L.) crop, using 15N labeled fertilizer applied in two splittings, and b) the residual effect of this fertilizer in two subsequent crops in succession (black oats and maize), under the introduction of the no tillage system. The experiment was carried out in Southest Brazil, in the cropping seasons 2003/2004 and 2004/2005, under a sandy-clayey loam soil (Hapludox) The first maize crop was in 2003/2004, the second one in 2004/2005 and the black oats crop in between. Treatments consisted of two ways of application of two N splittings (30-90 and 60-60kg ha-1) as 15N labeled ammonium sulphate fertilizer. In the maize and black oat plants, the following were evaluated: accumulated total N, nitrogen in plant derived from fertilizer and N fertilizer recovery. The treatment with 60kg ha-1 of N applied at sowing, in the 2003/2004 crop, increased the plant N use (65 percent) in relation to the treatment that received 30kg ha-1 of N at sowing (45 percent).

Perda de nitrogênio pela Brachiaria decumbens após a antese: relação com a umidade do solo / Nitrogen loss through Brachiaria decumbens after anthesis stage: relation with soil moisture

Com o objetivo de avaliar a perda de N por plantas de Brachiaria decumbens no estádio da pós-antese relacionada com a umidade do solo, realizou-se um experimento em casa-de-vegetação, em delineamento inteiramente casualizado, com três tratamentos e seis repetições. Os tratamentos do estudo constaram da colheita de plantas nos seguintes estádios e condições de umidade do solo: (a) A60: estádio de antese e com umidade do solo mantida a 60 por cento da capacidade máxima de retenção de água; (b) PA60: estádio de pós-antese ou maturidade com umidade do solo mantida a 60 por cento da capacidade máxima de retenção de água; e (c) PA20: pós-antese com umidade estabelecida após a antese de 20 por cento da capacidade máxima de retenção de água do solo. As plantas de Brachiaria decumbens, cultivadas em vasos preenchidos com solo arenoso, foram fertilizadas com sulfato de amônio-15N (800mg vaso-1 de N). As plantas dos tratamentos pós-antese (PA60 e PA20) foram colhidas após 17 dias do início do florescimento. O balanço de N do sulfato de amônio (15N) no sistema solo-planta indicou perdas de N, presumivelmente pela parte aérea das plantas de Brachiaria decumbens, no estádio de pós-antese (tratamento PA60), da ordem de 25 por cento em relação ao de antese (A60). A perda de N na pós-antese avaliada no tratamento com déficit hídrico (PA20) foi reduzida comparativamente ao PA60, sendo da ordem de 11 por cento em relação ao tratamento A60.

The objective of this research work was to evaluate the N loss through Brachiaria decumbens in the stage of post-anthesis related to the soil moisture. The experiment was carried out in green-house condition and the experimental design was a completely randomized, with three treatments and six replications. Plants of grass-Brachiaria were cultivated in pots filled out with sandy soil. The soil of each pot was fertilized with ammonium sulfate-15N (800mg vaso-1 of N). The treatments consisted of harvest of plants in the stages and soil moisture conditions, as following: (a) A60: stage of anthesis and with soil moisture maintained to 60 percent of the maximum water retention capacity; (b) PA60: post-anthesis stage or maturity with soil moisture maintained to 60 percent of the maximum retention capacity, and (c) PA20: post-anthesis stage with soil moisture of 20 percent of the maximum water retention capacity established after the anthesis stage. The plants of the treatments post-anthesis (PA60 and PA20) were harvested after 17 days beginning of the flowering stage. The balance of N from ammonium sulfate (15N) in the soil-plant system indicated losses of N, presumably from the aerial part of grass-Brachiaria plants in the post-anthesis stage (treatment PA60). These values were of the order of 25 percent in relation to the anthesis treatment (A60). The N loss in the post-anthesis stage as evaluated in the treatment with water deficits (PA20), it was minimized comparatively to the PA60 and it was of the order of 11 percent in relation to the treatment A60.

Perda de nitrogênio pela parte aérea de plantas de trigo / Nitrogen loss through above-ground parts of wheat plants

A forma mais conhecida de saída de nitrogênio dos agroecossistemas é a perda por volatilização de amônia do solo; entretanto, um ponto pouco avaliado e quantificado é a perda de amônia pela parte aérea dos vegetais. Neste contexto, conduziu-se um experimento com objetivo de quantificar alterações nas quantidades de nitrogênio, em diferentes estádios de desenvolvimento da cultura do trigo, como indicativo de possíveis perdas de amônia pela parte aérea. O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado, num esquema fatorial 2 x 3 (dois níveis de N: 180 e 300mg de N vaso-1, e três épocas de colheita: pré-antese, pós-antese e maturidade), com quatro repetições, totalizando 24 parcelas. Utilizaram-se vasos contendo 4kg de um Latossolo Vermelho distrófico típico. A fertilização nitrogenada foi realizada com sulfato de amônio marcado a 3 por cento em átomos de 15N. Foram verificadas reduções do N do fertilizante acumulado nas plantas de trigo, que podem estar relacionadas às perdas de N-NH3 pela parte aérea. Essas perdas foram de 25mg vaso-1 (aproximadamente 12kg ha-1 de N) e 36mg vaso-1 (aproximadamente 18kg ha-1 de N) no menor e no maior nível de fertilização, respectivamente. As maiores perdas ocorreram na pós-antese e na maturidade, com 8,4 e 6,8 por cento do N total aplicado para a menor e a maior dose.

Aproveitamento do nitrogênio (15N) da crotalária e do milheto pelo milho sob plantio direto em Latossolo Vermelho de Cerrado / Utilization of nitrogen (15N) from sun hemp and millet by corn crop under no-tillage in Red Latosol of Cerrado

O cultivo de adubos verdes na entressafra altera a dinâmica e a recuperação do nitrogênio pelo milho no sistema solo-planta. O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência de utilização do N da crotalária (Crotalaria juncea) e do milheto (Pennisetum americanum), marcados com 15N, pelo milho cultivado sob diferentes doses de N em plantio direto, num Latossolo Vermelho de Cerrado. O estudo foi desenvolvido na fazenda experimental da Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira-UNESP, Selvíria-MS, nos anos agrícolas 2001/02 e 2002/03. O delineamento experimental foi o de blocos casualizados, com 15 tratamentos e quatro repetições, dispostos em esquema fatorial 5 x 3, constituídos pela combinação de cinco doses de N (0, 30, 80, 130 e 180kg ha-1), na forma de uréia, aplicadas no estádio quatro folhas, e três sistemas de cobertura do solo: crotalária, milheto e o solo em pousio entressafra. O N inorgânico promoveu um efeito sinérgico na quantidade de N absorvida e no aproveitamento pelo milho do N da crotalária e do milheto. A crotalária, na média dos dois anos agrícolas, proporcionou, no milho cultivado sem a aplicação de N, um efeito equivalente à aplicação de 56,0 e 73,0kg ha-1 de N-uréia, comparado ao do milho cultivado sobre solo em pousio e em sucessão ao milheto, respectivamente. A produtividade de grãos aumentou de forma quadrática em função das doses de N, nos dois anos agrícolas.

The cultivation of green manure in the fallow ground alter the dynamics and the recovery of the nitrogen by corn in the soil-plant system. The objective of this work was to evaluate the utilization of nitrogen (15N) from sun hemp and millet by corn grown under different N rates in no-tillage in Red Latosol of Cerrado. The research was carried in the Experimental Farm of Faculty of Engineering, Sao Paulo State University (UNESP), Ilha Solteira, located in Selvíria-MS, Brazil, during the 2001/02 and 2002/03 growing season. The experimental design was randomized complete blocks, with 15 treatments and four replications in a factorial 5 x 3, constituted by the combination of five N rates (0, 30, 80, 130 and 180kg ha-1), as urea, applied at four leaf stage; and three preceding cover crops: sun hemp, millet and fallow ground. The inorganic N promoted a synergic effect on the amount of absorbed N and utilization of sun hemp and millet N by the corn crop. The sun hemp, in average for two growing season, provided in the corn cultivated without the application of N an equivalent effect of the application of 56.0 and 73.0kg ha-1 as urea, compared to the corn grown in fallow soil and in succession to millet, respectively. The grain yield increased in a quadratic way in function of the N rates, in the two growing season.

Utilização de nitrogênio pelo trigo cultivado em solo fertilizado com adubo verde (Crotalaria juncea) e/ou uréia / Utilization of nitrogen by wheat grown in soil fertilized with green manure (Crotalaria juncea) and/or urea

O objetivo deste trabalho foi avaliar o aproveitamento do nitrogênio de adubo verde (Crotalaria juncea L.)-15N e da uréia-15N, em fertilização conjugada e separada. O experimento foi conduzido em vasos contendo 5kg de um Latossolo Vermelho distrófico típico (amostra colhida na profundidade de 0-20cm), utilizando trigo (Triticum aestivum L.), cultivar IAC-24. O delineamento inteiramente casualizado foi usado com 5 tratamentos e 4 repetições: T1 - uréia-15N (45mg kg-1 de N-uréia); T2 - Crotalaria juncea-15N (100mg kg-1de N-crotalária); T3 - Crotalaria juncea-14N (100mg kg-1de N-crotalária) e uréia-15N (45mg kg-1 de N-uréia); T4 - uréia-14N (45mg kg-1 de N-uréia) e Crotalaria juncea-15N (100mg kg-1de N-crotalária); T5 - tratamento controle (sem adição de fontes de N). A colheita das plantas de trigo foi realizada aos 50 dias após a emergência (DAE), no estádio de florescimento, separando-se a parte aérea do sistema radicular, sendo também amostrado o solo de cada vaso. Os parâmetro avaliados foram a massa de material seco, altura de plantas, conteúdo de N e abundância de 15N, sendo calculada a recuperação do nitrogênio proveniente das fontes. A recuperação do N-uréia nas plantas de trigo foi maior que o N-crotalária, que permaneceu imobilizado no solo. No sistema solo-planta, a recuperação do N-crotalária foi igual ao N-uréia. A fertilização do solo com uréia conjugada à crotalária ou aplicada separadamente, resultou em maior massa de material seco e conteúdo de N-total nas plantas de trigo. A utilização da Crotalaria juncea como fonte de nitrogênio pode ser uma alternativa para ampliar a conservação do nutriente no sistema solo-planta.