Evaluation of some microbiological attributes of the soil in two different management systems / Avaliação de atributos microbiológicos do solo em dois diferentes sistemas de manejo

The maintenance of organic matter in tropical soils and the use of soil quality indicators that can express its changes in sustainable agricultural systems is very important for monitoring the health of these ecosystems with high productivity and longevity. The aim of this experiment was to evaluate, through enzymatic responses of microbiological activity, variations resulting from different cultivation systems under sandy soil conditions in western of São Paulo State. In this purpose, the measurement of the parameters microbial biomass carbon (MBC), microbial biomass nitrogen (NBM), dehydrogenase (DNSE), basal respiration (BR) and the metabolic quotient (qCO2) in two culture systems characterized by being a succession of annual crops with soybean/corn (annual crops) and the other under perennial pasture of the genus Urochloa (pasture), respectively. It was verified that the two systems presented different behaviors related to the evaluated microbiological attributes, showing higher values in the evaluated microbial attributes in the area where Urochloa grass was cultivated.

A manutenção da matéria orgânica em solos tropicais e o uso de indicadores de qualidade do solo que possam expressar suas alterações em sistemas agrícolas sustentáveis é de grande importância para o monitoramento da saúde desses ecossistemas com alta produtividade e longevidade. Buscou-se neste experimento avaliar dois diferentes sistemas de cultivo sob condições de solos arenosos do oeste paulista, respostas diferentes nas atividades microbiológicas, decorrentes destes manejos. Neste sentido, procedeu-se a mensuração dos parâmetros carbono da biomassa microbiana (CBM), nitrogênio da biomassa microbiana (NBM), desidrogenase (DNASE), respiração basal (RB) e o quociente metabólico (qCO2), em dois sistemas de cultivo agrícola caracterizados por serem sucessão de culturas anuais com soja/milho (cultivos anuais) e o outro sob pastagem perene do gênero Urochloa (pastagens), respectivamente. Verificou-se que os dois sistemas apresentaram comportamentos diferentes relacionados aos atributos microbiológicos avaliados, apresentando maiores valores dos atributos biológicos na área onde havia o cultivo da gramínea do gênero Urochloa.

Impact of potato cultivation and cattle farming on physicochemical parameters and enzymatic activities of Neotropical high Andean Páramo ecosystem soils.

The Andean Páramos are high mountain ecosystems whose soils are essential for the management of South American water resources, but research on anthropic impacts to these soils is currently minimal and insufficient. The objective of this study was to evaluate the impacts of potato (Solanum tuberosum) cultivation and livestock on the physicochemical parameters and enzymatic activities that determine the soil quality of the Neotropical high Andean Páramo ecosystem in the Nevados National Natural Park (Nevados NNP) in Colombia. It was hypothesised that sites with potato crops and livestock farming would exhibit significant changes in soil physicochemical parameters and enzymatic activities compared with Páramo sites that have been conserved without agriculture. Samples were collected from soils under potato cultivation, livestock and Páramo (subject to the lowest degree of human intervention possible), on three farms in the El Bosque District at three different altitudes (Buenos Aires, El Edén and La Secreta) during two seasons (dry and rainy). The results showed that none of the physical parameters under study presented statistically significant differences due to the type of use (livestock, potato crop or Páramo), season of sampling (dry or rainy season) or altitude (different farms). The chemical parameters that statistically significantly differed due to land use were organic carbon, cation exchange capacity, calcium, potassium, and ammonium and those that showed statistically significant differences associated with the sampling timing were organic carbon, nitrogen, cation exchange capacity, total carbon, C/N and nitrate. Additionally, there were differences in organic carbon due to the altitude of the farms. With respect to enzymatic activities, those of ß-glucosidase, phosphodiesterase and urease significantly decreased in soils under potato cultivation and livestock relative to those of Páramo, but those of acid phosphatase and protease increased significantly under potato cropping and livestock. The activities of ß-glucosidase, acid phosphatase, alkaline phosphatase, phosphodiesterase and protease were higher during the dry season than the rainy season, and the activities of ß-glucosidase, acid phosphatase and urease decreased statistically in the lower-altitude farm (La Secreta). These decreases in enzymatic activities are attributable to changes in the organic carbon of the soil. This study provides a novel insight on the relationships between land use and the physicochemical parameters and enzymatic activities of Páramo soils (which have been minimally studied to date) at different altitudes and during different seasons. The results suggest that changes in agricultural practices should be implemented to maintain the organic carbon of soil and, therefore, its enzymatic activities.

Qualidade superficial de um solo sob sistemas de manejo utilizados para produção de forragens no estado do Piauí / Superficial soil quality under management systems for pasture in the state of Piaui, Brazil

Essa pesquisa objetivou avaliar o índice de qualidade do solo em sistemas de manejos sob pastagens e leguminosa em relação à mata secundária. Foram coletadas amostras de solo, na profundidade de 0 a 10 cm, nos seguintes ambientes: mata nativa dos Cocais sem qualquer exploração ou interferência antrópica; pastagem formada com capim-tanzânia e manejada no método de pastejo rotacionado com taxa de lotação fixa e, áreas com capim-tifton e povoamento de Leucena, manejadas para produção de feno. Todas as áreas foram implantadas no ano de 2000. Avaliaram-se o carbono orgânico, carbono da biomassa, indicadores químicos, físicos e biológicos de qualidade do solo. O carbono orgânico e da biomassa microbiana e o indicadores físicos não apresentaram diferenças entre os sistemas estudados. Os sistemas estudados e a mata apresentaram elevados quociente microbiano indicando matéria orgânica mais sujeita a transformações. A mata mostrou valores de diversidade de fauna superiores, em função da presença de serrapilheira com diversos tipos de substratos. O ordenamento dos ambientes para a qualidade de solo revelou que os sistemas estudados ficaram próximos ao ambiente de referência. O adequado manejo do capim Tifton e da Leucena para produção de feno e do capim Tanzânia em pastejo contribui para a manutenção das qualidades físicas, químicas e biológicas do solo em relação à mata nativa.

The aim of this paper was to evaluate the soil quality index under pastures and legumes systems. Soil samples were collected, at 0-10 cm depth, in the sites: native forest; pasture with Tifton grass; pasture with Tanzania grass under rotational grazing; Leucaena tress. We evaluated soil chemical, physical and biological properties. Soil organic C and microbial biomass did not show differences between the sites. Soil microbial quotient was higher under Tifton grass and native forest. The soil physical properties did not have significant differences. The native forest showed high values of soil fauna diversity, in function of the presence of a burlap with diverse types of substrates. The soil quality index allowed to infer on the changes imposed for agricultural practices, with respect to the soil physical, chemical and biological indicators.

Frações de carbono e nitrogênio de um Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico sob diferentes usos na Amazônia brasileira / Carbon and nitrogen fractions in a dystrophic Red Yellow Latosol (Oxisol) soil under different uses in the Brazilian Amazon

O objetivo deste estudo foi avaliar indicadores de qualidade de um Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico sob vegetação nativa de floresta, pastagem (Brachiaria brizantha cv. marandu), plantio convencional, cultivo mínimo e sistema de plantio direto. Foram determinados o carbono e o nitrogênio da biomassa microbiana do solo, o carbono orgânico e o nitrogênio total do solo, quocientes microbianos para carbono e nitrogênio e relações entre carbono orgânico e nitrogênio total do solo (C/N tot) e entre carbono e nitrogênio da biomassa microbiana (C/N mic). As amostras foram coletadas em Cerejeiras/RO, em duas profundidades (0-10 e 10-20 cm) nos cinco tratamentos, com cinco repetições. A análise estatística consistiu na análise de dados discrepantes, pelo método de Chauvenet, e dos pressupostos das variâncias, pelo teste de Bartlett e de Shapiro-Wilk, seguidos do teste de Kruskal-Wallis, entre os tratamentos, e comparação das variáveis entre as profundidades, pelo teste de Mann-Whitney, e ainda da análise de agrupamentos utilizando o método de Ward, todos ao nível de 5 por cento de probabilidade. Os diferentes usos do solo influenciam as variáveis avaliadas, com exceção da relação C/N tot, sendo que as variáveis microbiológicas demonstram-se mais sensíveis às mudanças do uso e manejo do solo. O sistema de plantio convencional é o tratamento que apresenta maior homogeneidade entre as profundidades. A análise de agrupamentos evidencia que o solo sob plantio direto, sistema de cultivo mínimo e plantio convencional apresenta semelhanças entre si, assim como, o solo sob vegetação nativa de floresta e pastagem também se assemelham.

The aim of this study was to assess quality indicators of a dystrophic Red Yellow Latosol (Oxisol) soil under native forest, pasture (Brachiaria brizantha cv. marandu), conventional tillage, minimum tillage system and no till system. It was determined the soil carbon and soil nitrogen in the microbial biomass, organic carbon and total nitrogen, ratios for microbial carbon and nitrogen and relationships between organic carbon and total nitrogen (C/N tot) and between carbon and soil nitrogen in the microbial biomass (C/N mic). The soil samples were collected in the Municipality of Cerejeiras/RO, at two depths (0-10 and 10-20 cm) in five treatments with five replications. The statistical analysis consisted of outliers analysis by Chauvenet method, and assumptions of variances by Bartlett's test and Shapiro-Wilk, followed by Kruskal-Wallis, between treatments, and comparison the variables between the depths, by Mann-Whitney' test, and the group analysis using Ward's method, all at 5 percent probability. The results show that different uses influence the variables, except for ration C/N tot, and the microbiology variables showed themselves more sensitive to changes in land use and management than other. The conventional tillage is the treatment that has greater homogeneity among the depths. The group analysis shows that the soil under no till system, minimum tillage system and conventional tillage have similarities among well as the soil under native forest and pasture are similar.

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.

Soil macrofauna in cover crops of figs grown under organic management

Soil fauna plays an important role in organic management through their effects on soil organic decomposition, nutrient mineralization, and amelioration of the soil's physical properties. This work evaluates the density and diversity of the soil macrofauna under types of cover plants in areas cultivated with Ficus carica L. under organic management. The soil macrofauna was collected in 0.25 × 0.25 m areas, down to a soil depth of 0.3 m, and at the surface layer. The treatments consisted of bahiagrass living mulch (Paspalum notatum), siratro living mulch (Macroptilium atropurpureum), and bahiagrass mulch. The highest macrofauna density and the lowest diversity were observed in bahiagrass, of which 80% were represented by ants, thus characterizing the soil under this cover crop as showing the lowest functional diversity and quality.

A fauna do solo tem papel importante em sistemas orgânicos, através dos seus efeitos na decomposição da matéria orgânica, mineralização de nutrientes e condicionamento físico do solo. Este trabalho avaliou a densidade e a diversidade da macrofauna edáfica sob tipos de cobertura do solo em áreas cultivadas com Ficus carica L. sob manejo orgânico do solo. A macrofauna foi coletada em áreas de 0,25 × 0,25 m e amostraram-se as camadas de material vegetal e solo até a profundidade de 0,3 m, nos meses de março e setembro de 2001. Os tratamentos constaram de cobertura viva com grama batatais (Paspalum notatum), cobertura viva de siratro (Macroptilium atropurpureum) e cobertura morta formada por palha de grama batatais. A mais alta densidade da macrofauna e a mais baixa diversidade foi observada em grama batatais, sendo mais de 80% dessa fauna de formigas, o que caracteriza o solo sob influência desta cobertura como o de mais baixa diversidade funcional e qualidade, comparado às outras coberturas.

Soil macrofauna in cover crops of figs grown under organic management

Soil fauna plays an important role in organic management through their effects on soil organic decomposition, nutrient mineralization, and amelioration of the soil's physical properties. This work evaluates the density and diversity of the soil macrofauna under types of cover plants in areas cultivated with Ficus carica L. under organic management. The soil macrofauna was collected in 0.25 × 0.25 m areas, down to a soil depth of 0.3 m, and at the surface layer. The treatments consisted of bahiagrass living mulch (Paspalum notatum), siratro living mulch (Macroptilium atropurpureum), and bahiagrass mulch. The highest macrofauna density and the lowest diversity were observed in bahiagrass, of which 80% were represented by ants, thus characterizing the soil under this cover crop as showing the lowest functional diversity and quality.

A fauna do solo tem papel importante em sistemas orgânicos, através dos seus efeitos na decomposição da matéria orgânica, mineralização de nutrientes e condicionamento físico do solo. Este trabalho avaliou a densidade e a diversidade da macrofauna edáfica sob tipos de cobertura do solo em áreas cultivadas com Ficus carica L. sob manejo orgânico do solo. A macrofauna foi coletada em áreas de 0,25 × 0,25 m e amostraram-se as camadas de material vegetal e solo até a profundidade de 0,3 m, nos meses de março e setembro de 2001. Os tratamentos constaram de cobertura viva com grama batatais (Paspalum notatum), cobertura viva de siratro (Macroptilium atropurpureum) e cobertura morta formada por palha de grama batatais. A mais alta densidade da macrofauna e a mais baixa diversidade foi observada em grama batatais, sendo mais de 80% dessa fauna de formigas, o que caracteriza o solo sob influência desta cobertura como o de mais baixa diversidade funcional e qualidade, comparado às outras coberturas.