Impact of sugarcane trash on fertilizer requirements for São Paulo, Brazil

The area under mechanized sugarcane (Saccharum spp.) harvesting is expanding in Brazil, increasing the return of trash to the soil. The main questions regarding this management are: (i) after adopting unburned mechanical harvesting, how long will it take to observe decreases in fertilizer requirements, (ii) what will be the magnitude of this decrease and, (iii) the impact in the short run of removing trash for energy purposes in the nutrient cycling? This study aimed to build an N prediction model for long term assessment of the contribution of sugarcane crop residues to sugarcane nutrition and to evaluate the cycling of other nutrients derived from crop residues. Keeping crop residues over the soil will increase soil N stock and N recovery by sugarcane, reaching equilibrium after 40 years with recovery of approximately 40 kg ha-1 year-1 of N. Removing trash for energy production will decrease the potential reduction in N fertilizer requirement. Of the total nutrients in the trash, 75 % of the K2O (81 kg ha-1 year-1) and 50 % of the N (31 kg ha-1 year-1) are in the tops, indicating the importance of maintaining tops in the soil to sustain soil fertility. Because the input data employed in the simulations are representative of the conditions in Southeast Brazil, these results might not be definitive for situations not represented in the experiments used in the study, but the model produced is useful to forecast changes that occur in the soil under different trash management.

Input of sugarcane post-harvest residues into the soil

Sugarcane (Saccharum spp.) crops provide carbon (C) for soil through straw and root system decomposition. Recently, however, sugarcane producers are considering straw to be removed for electricity or second generation ethanol production. To elucidate the role of straw and root system on the carbon supply into the soil, the biomass inputs from sugarcane straw (tops and dry leaves) and from root system (rhizomes and roots) were quantified, and its contribution to provide C to the soil was estimated. Three trials were carried out in the State of Sao Paulo, Brazil, from 2006 to 2009. All sites were cultivated with the variety SP81 3250 under the green sugarcane harvest. Yearly, post-harvest sugarcane residues (tops, dry leaves, roots and rhizomes) were sampled; weighted and dried for the dry mass (DM) production to be estimated. On average, DM root system production was 4.6 Mg ha-1 year-1 (1.5 Mg C ha-1 year-1) and 11.5 Mg ha-1 year-1 (5.1 Mg C ha-1 year-1) of straw. In plant cane, 35 % of the total sugarcane DM was allocated into the root system, declining to 20 % in the third ratoon. The estimate of potential allocation of sugarcane residues to soil organic C was 1.1 t ha-1 year-1; out of which 33 % was from root system and 67 % from straw. The participation of root system should be higher if soil layer is evaluated, a deeper soil layer, if root exudates are accounted and if the period of higher production of roots is considered.

Contribution of nitrogen from sugarcane harvest residues and urea for crop nutrition

Sugarcane (Saccharum spp.) harvested without burning provides a substantial amount of remains (trash) on soil profiles which can be decomposed and release nutrients contributing to reduce fertilizer needs. The contribution of nitrogen (N) from sugarcane plant residues and fertilizer in sugarcane nutrition was assessed. Plant cane treatments were micro plots of 15N-labeled urea, sugarcane trash and root system; the last two to simulate the previous crop residues incorporated into the soil after crop renewal. For ratoons, N-ammonium nitrate (N-AN) micro plots, 150 kg ha-1 of N-AN and control (0 kg ha-1) were set up to evaluate the contribution of trash in N supply and quantify the effects of N-fertilizer on N-trash mineralization. The N balances derived from each 15N source were calculated after four crops and resulted in: 15N-urea applied at planting, 31 % was recovered by plant cane, 12 % by the following ratoons, 20 % remained in the soil and 37 % was not found in the soil-system (NOC). For crop residues 15N-trash + roots 26 % was recovered by sugarcane, 51 % remained in soil, and 23 % was NOC. N-fertilizer applied to ratoons nearly doubled the amount of N from green harvest residues recovered by sugarcane; 17 vs. 31 %. Water balances and crop evapotranspiration were correlated with 15N-sources recoveries and cumulative N recovery presented a positive correlation with evapotranspiration (2005 to 2009). The 15N balances indicated that crop residues are supplementary sources of N for sugarcane and may contribute to reduce N fertilizer needs since trash is annually added to the soil.

Contribution of nitrogen from sugarcane harvest residues and urea for crop nutrition

Sugarcane (Saccharum spp.) harvested without burning provides a substantial amount of remains (trash) on soil profiles which can be decomposed and release nutrients contributing to reduce fertilizer needs. The contribution of nitrogen (N) from sugarcane plant residues and fertilizer in sugarcane nutrition was assessed. Plant cane treatments were micro plots of 15N-labeled urea, sugarcane trash and root system; the last two to simulate the previous crop residues incorporated into the soil after crop renewal. For ratoons, N-ammonium nitrate (N-AN) micro plots, 150 kg ha-1 of N-AN and control (0 kg ha-1) were set up to evaluate the contribution of trash in N supply and quantify the effects of N-fertilizer on N-trash mineralization. The N balances derived from each 15N source were calculated after four crops and resulted in: 15N-urea applied at planting, 31 % was recovered by plant cane, 12 % by the following ratoons, 20 % remained in the soil and 37 % was not found in the soil-system (NOC). For crop residues 15N-trash + roots 26 % was recovered by sugarcane, 51 % remained in soil, and 23 % was NOC. N-fertilizer applied to ratoons nearly doubled the amount of N from green harvest residues recovered by sugarcane; 17 vs. 31 %. Water balances and crop evapotranspiration were correlated with 15N-sources recoveries and cumulative N recovery presented a positive correlation with evapotranspiration (2005 to 2009). The 15N balances indicated that crop residues are supplementary sources of N for sugarcane and may contribute to reduce N fertilizer needs since trash is annually added to the soil.

Input of sugarcane post-harvest residues into the soil

Sugarcane (Saccharum spp.) crops provide carbon (C) for soil through straw and root system decomposition. Recently, however, sugarcane producers are considering straw to be removed for electricity or second generation ethanol production. To elucidate the role of straw and root system on the carbon supply into the soil, the biomass inputs from sugarcane straw (tops and dry leaves) and from root system (rhizomes and roots) were quantified, and its contribution to provide C to the soil was estimated. Three trials were carried out in the State of Sao Paulo, Brazil, from 2006 to 2009. All sites were cultivated with the variety SP81 3250 under the green sugarcane harvest. Yearly, post-harvest sugarcane residues (tops, dry leaves, roots and rhizomes) were sampled; weighted and dried for the dry mass (DM) production to be estimated. On average, DM root system production was 4.6 Mg ha-1 year-1 (1.5 Mg C ha-1 year-1) and 11.5 Mg ha-1 year-1 (5.1 Mg C ha-1 year-1) of straw. In plant cane, 35 % of the total sugarcane DM was allocated into the root system, declining to 20 % in the third ratoon. The estimate of potential allocation of sugarcane residues to soil organic C was 1.1 t ha-1 year-1; out of which 33 % was from root system and 67 % from straw. The participation of root system should be higher if soil layer is evaluated, a deeper soil layer, if root exudates are accounted and if the period of higher production of roots is considered.

Impact of sugarcane trash on fertilizer requirements for São Paulo, Brazil

The area under mechanized sugarcane (Saccharum spp.) harvesting is expanding in Brazil, increasing the return of trash to the soil. The main questions regarding this management are: (i) after adopting unburned mechanical harvesting, how long will it take to observe decreases in fertilizer requirements, (ii) what will be the magnitude of this decrease and, (iii) the impact in the short run of removing trash for energy purposes in the nutrient cycling? This study aimed to build an N prediction model for long term assessment of the contribution of sugarcane crop residues to sugarcane nutrition and to evaluate the cycling of other nutrients derived from crop residues. Keeping crop residues over the soil will increase soil N stock and N recovery by sugarcane, reaching equilibrium after 40 years with recovery of approximately 40 kg ha-1 year-1 of N. Removing trash for energy production will decrease the potential reduction in N fertilizer requirement. Of the total nutrients in the trash, 75 % of the K2O (81 kg ha-1 year-1) and 50 % of the N (31 kg ha-1 year-1) are in the tops, indicating the importance of maintaining tops in the soil to sustain soil fertility. Because the input data employed in the simulations are representative of the conditions in Southeast Brazil, these results might not be definitive for situations not represented in the experiments used in the study, but the model produced is useful to forecast changes that occur in the soil under different trash management.

15N-labeled nitrogen from green manure and ammonium sulfate utilization by the sugarcane ratoon

Legumes as green manure are alternative sources of nitrogen (N) for crops and can supplement or even replace mineral nitrogen fertilization due to their potential for biological nitrogen fixation (BNF). The utilization of nitrogen by sugarcane (Saccharum spp.) fertilized with sunn hemp (Crotalaria juncea L.) and ammonium sulfate (AS) was evaluated using the 15N tracer technique. N was added at the rate of 196 and 70 kg ha-1 as 15Nlabeled sunn hemp green manure (SH) and as ammonium sulfate (AS), respectively. Treatments were: (i) Control; (ii) AS15N; (iii) SH15N + AS; (iv) SH15N; and (v) AS15N + SH. Sugarcane was cultivated for five years and was harvested three times. 15N recovery was evaluated in the two first harvests. In the sum of the three harvests, the highest stalk yields were obtained with a combination of green manure and inorganic N fertilizer; however, in the second cutting the yields were higher where SH was used than in plots with AS. The recovery of N by the first two consecutive harvests accounted for 19 to 21% of the N applied as leguminous green manure and 46 to 49% of the N applied as AS. The amounts of inorganic N, derived from both N sources, present in the 0-0.4 m layer of soil in the first season after N application and were below 1 kg ha-1.

Leguminosas, como adubo verde, são fontes alternativas de nitrogênio para as culturas e podem complementar ou mesmo substituir a adubação mineral nitrogenada, devido ao seu potencial de fixação biológica de nitrogênio (FBN). A utilização do nitrogênio pela cana-de-açúcar (Saccharum spp.) fertilizada com crotalária (Crotalaria juncea L.) e sulfato de amônio (SA) foi avaliada utilizando a técnica de traçador 15N. As quantidades equivalentes a 196 e 70 kg de N por hectare foram adicionados como adubo verde crotalária júncea (CJ) e como o sulfato de amônio (SA), respectivamente, nos seguintes tratamentos: (i) controle; (ii) SA15N; (iii) CJ15N + SA; (iv) CJ15N; e (v) SA15N + CJ. A cana-de-açúcar foi cultivada por cinco anos e colhida três vezes. A recuperação do 15N foi avaliada nas duas primeiras colheitas. Na soma das três safras, os maiores rendimentos de colmos foram obtidos com uma combinação de adubos verdes e fertilizantes N inorgânicos, mas, no segundo corte rendimentos superiores foram observados nos tratamentos com CJ em comparação com os observados com SA. A recuperação de N nas primeiras duas safras consecutivas representou 19 a 21% do N aplicado como adubo verde e 46 a 49% do N aplicado como SA. As quantidades de N inorgânico derivado das fontes marcadas, presentes na camada 0-0,4 m do solo na primeira safra após a aplicação do N foram inferiores a 1 kg ha-1.

15N-labeled nitrogen from green manure and ammonium sulfate utilization by the sugarcane ratoon

Legumes as green manure are alternative sources of nitrogen (N) for crops and can supplement or even replace mineral nitrogen fertilization due to their potential for biological nitrogen fixation (BNF). The utilization of nitrogen by sugarcane (Saccharum spp.) fertilized with sunn hemp (Crotalaria juncea L.) and ammonium sulfate (AS) was evaluated using the 15N tracer technique. N was added at the rate of 196 and 70 kg ha-1 as 15Nlabeled sunn hemp green manure (SH) and as ammonium sulfate (AS), respectively. Treatments were: (i) Control; (ii) AS15N; (iii) SH15N + AS; (iv) SH15N; and (v) AS15N + SH. Sugarcane was cultivated for five years and was harvested three times. 15N recovery was evaluated in the two first harvests. In the sum of the three harvests, the highest stalk yields were obtained with a combination of green manure and inorganic N fertilizer; however, in the second cutting the yields were higher where SH was used than in plots with AS. The recovery of N by the first two consecutive harvests accounted for 19 to 21% of the N applied as leguminous green manure and 46 to 49% of the N applied as AS. The amounts of inorganic N, derived from both N sources, present in the 0-0.4 m layer of soil in the first season after N application and were below 1 kg ha-1.

Leguminosas, como adubo verde, são fontes alternativas de nitrogênio para as culturas e podem complementar ou mesmo substituir a adubação mineral nitrogenada, devido ao seu potencial de fixação biológica de nitrogênio (FBN). A utilização do nitrogênio pela cana-de-açúcar (Saccharum spp.) fertilizada com crotalária (Crotalaria juncea L.) e sulfato de amônio (SA) foi avaliada utilizando a técnica de traçador 15N. As quantidades equivalentes a 196 e 70 kg de N por hectare foram adicionados como adubo verde crotalária júncea (CJ) e como o sulfato de amônio (SA), respectivamente, nos seguintes tratamentos: (i) controle; (ii) SA15N; (iii) CJ15N + SA; (iv) CJ15N; e (v) SA15N + CJ. A cana-de-açúcar foi cultivada por cinco anos e colhida três vezes. A recuperação do 15N foi avaliada nas duas primeiras colheitas. Na soma das três safras, os maiores rendimentos de colmos foram obtidos com uma combinação de adubos verdes e fertilizantes N inorgânicos, mas, no segundo corte rendimentos superiores foram observados nos tratamentos com CJ em comparação com os observados com SA. A recuperação de N nas primeiras duas safras consecutivas representou 19 a 21% do N aplicado como adubo verde e 46 a 49% do N aplicado como SA. As quantidades de N inorgânico derivado das fontes marcadas, presentes na camada 0-0,4 m do solo na primeira safra após a aplicação do N foram inferiores a 1 kg ha-1.

Crop rotation biomass and arbuscular mycorrhizal fungi effects on sugarcane yield

A cana-de-açúcar (Saccharum spp.) vem sendo cultivada no Brasil para produção de açúcar e agroenergia. Em seu sistema de produção, após um ciclo de 4 a 8 anos, é possível a rotação com plantas de cobertura, antes do seu replantio, para melhoria do solo e geração de renda. Estudou-se a caracterização e produtividade de biomassa de leguminosas (como adubos-verdes) e girassol (Helianthus annuus L.), a ocorrência natural de micorrizas, o teor de açúcar e a produtividade em colmos da cana-de-açúcar IAC 87-3396 e a viabilidade econômica desse sistema com cultivo após as opções de rotação, com quantificação da produtividade durante três cortes consecutivos. O amendoim (Arachis hypogaea L.) cv. IAC-Caiapó, girassol cv. IAC-Uruguai e mucuna-preta (Mucuna aterrimum Piper and Tracy) foram as culturas que apresentaram maior percentagem de colonização por fungos micorrízicos. O girassol foi a planta de cobertura que mais extraiu nutrientes do solo, seguido por amendoim (Arachis hipogaea L.) cv. IAC-Tatu e feijão-mungo (Vigna radiata L. Wilczek). A colonização por fungos micorrízicos mostrou correlação positiva com a altura de plantas de cana no primeiro corte (p = 0,01 e R = 0,52), mas não se correlacionou com a produtividade de colmos ou açúcar. No primeiro corte, o girassol foi a cultura de rotação que ocasionou o maior aumento de produtividade, da ordem de 46% em colmos e de 50% na quantidade de açúcar, em comparação com a testemunha. Com exceção dos amendoins, todas as culturas em rotação aumentaram a renda líquida do sistema na média de três cortes de cana-de-açúcar.

Sugarcane (Saccharum spp.) is an important crop for sugar production and agro-energy purposes in Brazil. In the sugarcane production system after a 4- to 8-year cycle crop rotation may be used before replanting sugarcane to improve soil conditions and give an extra income. This study had the objective of characterizing the biomass and the natural colonization of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) of leguminous green manure and sunflower (Helianthus annuus L.) in rotation with sugarcane. Their effect on stalk and sugar yield of sugarcane cv. IAC 87-3396 grown subsequently was also studied. Cane yield was harvested in three subsequent cuttings. Peanut cv. IAC-Caiapó, sunflower cv. IAC-Uruguai and velvet bean (Mucuna aterrimum Piper and Tracy) were the rotational crops that resulted in the greater percentage of AMF. Sunflower was the specie that most extracted nutrients from the soil, followed by peanut cv. IAC-Tatu and mung bean (Vigna radiata L. Wilczek). The colonization with AMF had a positive correlation with sugarcane plant height, at the first cut (p = 0.01 and R = 0.52) but not with the stalk or cane yields. Sunflower was the rotational crop that brought about the greatest yield increase of the subsequent sugarcane crop: 46% increase in stalk yield and 50% in sugar yield compared with the control. Except for both peanut varieties, all rotational crops caused an increase in net income of the cropping system in the average of three sugarcane harvests.

Stalk yield and technological attributes of planted cane as related to nitrogen fertilization

A still unclear question related to sugarcane cropping refers to the low response of the planted cane to nitrogen fertilization. Two experiments were carried out in areas under a Typic Hapludox, located in Pirassununga, São Paulo State, Brazil, and an Arenic Kandiudult, located in Jaboticabal, São Paulo State, Brazil, with the objective to evaluate planted cane response to nitrogen fertilization at planting. The experimental design was organized as random blocks and treatments consisted of three N rates (40, 80, and 120 kg ha-1 N-urea) and a control without N. Nitrogen fertilizers were applied to the bottom of the planting furrow and then incorporated into the soil. During the maximum growth stage, +1 leaf samples were collected from all experimental plots to evaluate the crop nutritional status. In the Pirassununga experiment, N fertilization at planting increased N, K, Mg, and S contents in the leaves and increased the stalk yield, without effect in the technological attributes. Conversely, no stalk yield response was observed at the Jaboticabal experiment, but N fertilization benefited the stalk technological attributes. The N rates increased the sugar yield per hectare in both experiments. The highest margin of agricultural contribution was obtained at the rate of 40 kg ha-1 N.

Uma questão não esclarecida na cultura da cana-de-açúcar se refere à baixa resposta da cana planta à adubação nitrogenada de plantio. Nesse sentido, foram desenvolvidos dois experimentos em áreas cultivadas sobre um Latossolo Vermelho-Amarelo Distrófico (Pirassununga, SP) e um Latossolo Vermelho Distrófico (Jaboticabal, SP), com objetivo de avaliar a resposta da cana planta a adubação nitrogenada de plantio. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso, e os tratamentos foram três doses de N (40, 80 e 120 kg ha-1 na forma de uréia) mais um tratamento controle sem adição de N. Os fertilizantes nitrogenados foram aplicados no fundo de sulco de plantio e incorporados ao solo. Durante a fase de máximo crescimento da cultura, foram coletadas amostras de folhas +1 em todas as parcelas experimentais para a determinação do estado nutricional. Em Pirassununga, a adubação nitrogenada de plantio aumentou as concentrações de N, K, Mg e S nas folhas diagnósticas e a produção de colmos, sem apresentar efeito nos atributos tecnológicos. Por outro lado, em Jaboticabal não houve resposta em produtividade, mas houve efeito nos atributos tecnológicos. Obtiveram-se incrementos na produção de açúcar por hectare em ambas as áreas em função da fertilização nitrogenada. A maior margem de contribuição agrícola foi obtida com a dose de 40 kg ha-1 de N.

Phytomass production and nitrogen accumulation in maize cultivated with different doses of 15N-urea / Produção de fitomassa e acúmulo de nitrogênio em milho cultivado com diferentes doses de 15N-uréia

This work aimed to study the possible alterations in production, accumulation of the vegetative phytomass and nitrogen efficiency use of the maize crop, in different doses of N applied in the fertilization, by using the technique of isotopic dilution of 15N. The completely randomized block experimental design was adopted, with 5 treatments and 4 replicates., The following treatments were constituted in the doses in covering: 0, 50, 100, 150 and 200 kg ha-1 of N, with fertilization of N-urea, respectively. Comparisons among the treatments had been run for crop productivity; nitrogen accumulation for the plant, and use of the nitrogen of the urea-15N for the crop. The increase of the dose of N-fertilizer resulted in increase of the dry matter mass, of the dry matter yield crop tax, of the productivity and accumulation of N in the maize plants.

O objetivo deste trabalho foi verificar possíveis alterações na produtividade, no acúmulo de fitomassa vegetal e da eficiência de utilização de nitrogênio no milho, cultivado com diferentes doses de N-fertilizante, utilizando-se a técnica de diluição isotópica com 15N., O delineamento experimental adotado foi o de blocos ao acaso, com 5 tratamentos e 4 repetições. Os tratamentos foram constituídos das seguintes doses de nitrogênio em cobertura: 0, 50, 100, 150 e 200 kg ha-1 de N na forma de uréia. Foram realizadas comparações entre os tratamentos, da produtividade da cultura; da acumulação de nitrogênio pela parte aérea; da utilização do nitrogênio da uréia-15N pela cultura. A elevação da dose de N-fertilizante resultou no aumento da massa de matéria seca, na taxa de produção de matéria seca da cultura, da  produtividade e acúmulo de N nas plantas de milho.  

Stalk yield and technological attributes of planted cane as related to nitrogen fertilization

A still unclear question related to sugarcane cropping refers to the low response of the planted cane to nitrogen fertilization. Two experiments were carried out in areas under a Typic Hapludox, located in Pirassununga, São Paulo State, Brazil, and an Arenic Kandiudult, located in Jaboticabal, São Paulo State, Brazil, with the objective to evaluate planted cane response to nitrogen fertilization at planting. The experimental design was organized as random blocks and treatments consisted of three N rates (40, 80, and 120 kg ha-1 N-urea) and a control without N. Nitrogen fertilizers were applied to the bottom of the planting furrow and then incorporated into the soil. During the maximum growth stage, +1 leaf samples were collected from all experimental plots to evaluate the crop nutritional status. In the Pirassununga experiment, N fertilization at planting increased N, K, Mg, and S contents in the leaves and increased the stalk yield, without effect in the technological attributes. Conversely, no stalk yield response was observed at the Jaboticabal experiment, but N fertilization benefited the stalk technological attributes. The N rates increased the sugar yield per hectare in both experiments. The highest margin of agricultural contribution was obtained at the rate of 40 kg ha-1 N.

Uma questão não esclarecida na cultura da cana-de-açúcar se refere à baixa resposta da cana planta à adubação nitrogenada de plantio. Nesse sentido, foram desenvolvidos dois experimentos em áreas cultivadas sobre um Latossolo Vermelho-Amarelo Distrófico (Pirassununga, SP) e um Latossolo Vermelho Distrófico (Jaboticabal, SP), com objetivo de avaliar a resposta da cana planta a adubação nitrogenada de plantio. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso, e os tratamentos foram três doses de N (40, 80 e 120 kg ha-1 na forma de uréia) mais um tratamento controle sem adição de N. Os fertilizantes nitrogenados foram aplicados no fundo de sulco de plantio e incorporados ao solo. Durante a fase de máximo crescimento da cultura, foram coletadas amostras de folhas +1 em todas as parcelas experimentais para a determinação do estado nutricional. Em Pirassununga, a adubação nitrogenada de plantio aumentou as concentrações de N, K, Mg e S nas folhas diagnósticas e a produção de colmos, sem apresentar efeito nos atributos tecnológicos. Por outro lado, em Jaboticabal não houve resposta em produtividade, mas houve efeito nos atributos tecnológicos. Obtiveram-se incrementos na produção de açúcar por hectare em ambas as áreas em função da fertilização nitrogenada. A maior margem de contribuição agrícola foi obtida com a dose de 40 kg ha-1 de N.

Crop rotation biomass and arbuscular mycorrhizal fungi effects on sugarcane yield

A cana-de-açúcar (Saccharum spp.) vem sendo cultivada no Brasil para produção de açúcar e agroenergia. Em seu sistema de produção, após um ciclo de 4 a 8 anos, é possível a rotação com plantas de cobertura, antes do seu replantio, para melhoria do solo e geração de renda. Estudou-se a caracterização e produtividade de biomassa de leguminosas (como adubos-verdes) e girassol (Helianthus annuus L.), a ocorrência natural de micorrizas, o teor de açúcar e a produtividade em colmos da cana-de-açúcar IAC 87-3396 e a viabilidade econômica desse sistema com cultivo após as opções de rotação, com quantificação da produtividade durante três cortes consecutivos. O amendoim (Arachis hypogaea L.) cv. IAC-Caiapó, girassol cv. IAC-Uruguai e mucuna-preta (Mucuna aterrimum Piper and Tracy) foram as culturas que apresentaram maior percentagem de colonização por fungos micorrízicos. O girassol foi a planta de cobertura que mais extraiu nutrientes do solo, seguido por amendoim (Arachis hipogaea L.) cv. IAC-Tatu e feijão-mungo (Vigna radiata L. Wilczek). A colonização por fungos micorrízicos mostrou correlação positiva com a altura de plantas de cana no primeiro corte (p = 0,01 e R = 0,52), mas não se correlacionou com a produtividade de colmos ou açúcar. No primeiro corte, o girassol foi a cultura de rotação que ocasionou o maior aumento de produtividade, da ordem de 46% em colmos e de 50% na quantidade de açúcar, em comparação com a testemunha. Com exceção dos amendoins, todas as culturas em rotação aumentaram a renda líquida do sistema na média de três cortes de cana-de-açúcar.

Sugarcane (Saccharum spp.) is an important crop for sugar production and agro-energy purposes in Brazil. In the sugarcane production system after a 4- to 8-year cycle crop rotation may be used before replanting sugarcane to improve soil conditions and give an extra income. This study had the objective of characterizing the biomass and the natural colonization of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) of leguminous green manure and sunflower (Helianthus annuus L.) in rotation with sugarcane. Their effect on stalk and sugar yield of sugarcane cv. IAC 87-3396 grown subsequently was also studied. Cane yield was harvested in three subsequent cuttings. Peanut cv. IAC-Caiapó, sunflower cv. IAC-Uruguai and velvet bean (Mucuna aterrimum Piper and Tracy) were the rotational crops that resulted in the greater percentage of AMF. Sunflower was the specie that most extracted nutrients from the soil, followed by peanut cv. IAC-Tatu and mung bean (Vigna radiata L. Wilczek). The colonization with AMF had a positive correlation with sugarcane plant height, at the first cut (p = 0.01 and R = 0.52) but not with the stalk or cane yields. Sunflower was the rotational crop that brought about the greatest yield increase of the subsequent sugarcane crop: 46% increase in stalk yield and 50% in sugar yield compared with the control. Except for both peanut varieties, all rotational crops caused an increase in net income of the cropping system in the average of three sugarcane harvests.

Phytomass production and nitrogen accumulation in maize cultivated with different doses of 15N-urea / Produção de fitomassa e acúmulo de nitrogênio em milho cultivado com diferentes doses de 15N-uréia

This work aimed to study the possible alterations in production, accumulation of the vegetative phytomass and nitrogen efficiency use of the maize crop, in different doses of N applied in the fertilization, by using the technique of isotopic dilution of 15N. The completely randomized block experimental design was adopted, with 5 treatments and 4 replicates., The following treatments were constituted in the doses in covering: 0, 50, 100, 150 and 200 kg ha-1 of N, with fertilization of N-urea, respectively. Comparisons among the treatments had been run for crop productivity; nitrogen accumulation for the plant, and use of the nitrogen of the urea-15N for the crop. The increase of the dose of N-fertilizer resulted in increase of the dry matter mass, of the dry matter yield crop tax, of the productivity and accumulation of N in the maize plants.

O objetivo deste trabalho foi verificar possíveis alterações na produtividade, no acúmulo de fitomassa vegetal e da eficiência de utilização de nitrogênio no milho, cultivado com diferentes doses de N-fertilizante, utilizando-se a técnica de diluição isotópica com 15N., O delineamento experimental adotado foi o de blocos ao acaso, com 5 tratamentos e 4 repetições. Os tratamentos foram constituídos das seguintes doses de nitrogênio em cobertura: 0, 50, 100, 150 e 200 kg ha-1 de N na forma de uréia. Foram realizadas comparações entre os tratamentos, da produtividade da cultura; da acumulação de nitrogênio pela parte aérea; da utilização do nitrogênio da uréia-15N pela cultura. A elevação da dose de N-fertilizante resultou no aumento da massa de matéria seca, na taxa de produção de matéria seca da cultura, da  produtividade e acúmulo de N nas plantas de milho.

Aproveitamento pelo trigo do nitrogênio residual da crotalária (Crotalaria juncea) e da uréia aplicado ao solo em cultivo precedente

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% of the N-urea and 75% 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.

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% do N-uréia e 75% 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.

Nitrogen supply to corn from sunn hemp and velvet bean green manures

Due to their nitrogen fixation potential, legumes represent an alternative for supplying nutrients, substituting or complementing mineral fertilization in cropping systems involving green manuring. The objective of this study was to evaluate the N balance in a soil-plant system involving green manures [sunn hemp (Crotalaria juncea L.) and velvet bean (Mucuna aterrima Piper & Tracy)], both labeled with 15N. They were incorporated into two soils of contrasting textural classes: a clayey Eutrudox and a sandy-clayey Paleudalf, both cultivated with corn. The research was carried out in a greenhouse, using pots containing 6 kg of air dried soil, to which the equivalent to 13 Mg ha-1 dry matter of above-ground mass plus 2.7 or 2.2 Mg ha-1 of velvet bean and sunn hemp roots were incorporated, respectively, with 15N labeling of either shoots or roots. One hundred days after emergence of the corn, the velvet bean residues provided higher accumulation of N in the soil, higher absorption by corn plants and accumulation in the shoot. The green manure decomposition was more intense in the medium-textured Paleudalf. The highest nitrogen losses were also observed in this soil.

Em função de seu potencial de fixação de nitrogênio, as leguminosas representam uma alternativa ao suprimento, substituição ou complementação da adubação mineral em sistemas de cultivos envolvendo adubação verde. O objetivo deste estudo foi avaliar o balanço do N no sistema solo planta com adubos verdes crotalária júncea (Crotalaria juncea L.) e mucuna-preta (Mucuna aterrima Piper & Tracy), marcadas com 15N, incorporadas em dois solos de diferentes classes texturais: Latossolo Vermelho eutroférrico textura argilosa, A moderado (LVef) e Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico textura arenosa/média, A moderado (PVAd), e cultivados com milho. O trabalho foi desenvolvido em casa-de-vegetação, em vasos contendo 6 kg de terra aos quais foi incorporado o equivalente a 13 Mg ha-1 de massa seca da parte aérea e 2,7 ou 2,2 Mg ha-1 de raízes de mucuna-preta e de crotalária júncea, respectivamente. A marcação com 15N foi efetuada ou nas raízes ou na parte aérea. Cem dias após emergência do milho, a incorporação de mucuna-preta aos solos proporcionou maior acúmulo de nitrogênio no solo, maior absorção do elemento pelas plantas de milho e sua acumulação na parte aérea. A decomposição da parte aérea e raízes dos adubos verdes foi mais intensa no solo de textura média (PVAd). Neste solo, também, foram observadas as maiores perdas de nitrogênio.

Aproveitamento pelo trigo do nitrogênio residual da crotalária (Crotalaria juncea) e da uréia aplicado ao solo em cultivo precedente

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% of the N-urea and 75% 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.

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% do N-uréia e 75% 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.

Nitrogen supply to corn from sunn hemp and velvet bean green manures

Due to their nitrogen fixation potential, legumes represent an alternative for supplying nutrients, substituting or complementing mineral fertilization in cropping systems involving green manuring. The objective of this study was to evaluate the N balance in a soil-plant system involving green manures [sunn hemp (Crotalaria juncea L.) and velvet bean (Mucuna aterrima Piper & Tracy)], both labeled with 15N. They were incorporated into two soils of contrasting textural classes: a clayey Eutrudox and a sandy-clayey Paleudalf, both cultivated with corn. The research was carried out in a greenhouse, using pots containing 6 kg of air dried soil, to which the equivalent to 13 Mg ha-1 dry matter of above-ground mass plus 2.7 or 2.2 Mg ha-1 of velvet bean and sunn hemp roots were incorporated, respectively, with 15N labeling of either shoots or roots. One hundred days after emergence of the corn, the velvet bean residues provided higher accumulation of N in the soil, higher absorption by corn plants and accumulation in the shoot. The green manure decomposition was more intense in the medium-textured Paleudalf. The highest nitrogen losses were also observed in this soil.

Em função de seu potencial de fixação de nitrogênio, as leguminosas representam uma alternativa ao suprimento, substituição ou complementação da adubação mineral em sistemas de cultivos envolvendo adubação verde. O objetivo deste estudo foi avaliar o balanço do N no sistema solo planta com adubos verdes crotalária júncea (Crotalaria juncea L.) e mucuna-preta (Mucuna aterrima Piper & Tracy), marcadas com 15N, incorporadas em dois solos de diferentes classes texturais: Latossolo Vermelho eutroférrico textura argilosa, A moderado (LVef) e Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico textura arenosa/média, A moderado (PVAd), e cultivados com milho. O trabalho foi desenvolvido em casa-de-vegetação, em vasos contendo 6 kg de terra aos quais foi incorporado o equivalente a 13 Mg ha-1 de massa seca da parte aérea e 2,7 ou 2,2 Mg ha-1 de raízes de mucuna-preta e de crotalária júncea, respectivamente. A marcação com 15N foi efetuada ou nas raízes ou na parte aérea. Cem dias após emergência do milho, a incorporação de mucuna-preta aos solos proporcionou maior acúmulo de nitrogênio no solo, maior absorção do elemento pelas plantas de milho e sua acumulação na parte aérea. A decomposição da parte aérea e raízes dos adubos verdes foi mais intensa no solo de textura média (PVAd). Neste solo, também, foram observadas as maiores perdas de nitrogênio.

Ammonia volatilisation from urease inhibitor-treated urea applied to sugarcane trash blankets

Legal restrictions from burning sugarcane prior to harvest are causing a sharp increase in acreage which is harvested as green cane. The presence of a thick sugarcane trash mulch left after harvest makes it difficult to incorporate fertilisers in the soil. Since large losses of ammonia may occur when urea is surface applied to trash, it is important to find ways to improve urea-N use efficiency. The urease inhibitor NBPT slows down urea hydrolysis and thus may help decrease ammonia losses. Ammonia traps were set up in seven sugarcane fields covered with trash and fertilised with ammonium sulfate or ammonium nitrate, urea, and NBPT-treated urea. All N fertilisers were surface-applied at rates of 80 or 100 kg N ha-1. Very little N was lost when ammonium nitrate or ammonium sulfate were used. However, volatilisation losses as ammonia from the urea treatments varied from 1% (rainy days after fertilisation) to 25% of the applied N. The percentage of reduction in volatilisation due to NBPT application ranged from 15% to 78% depending on the weather conditions during the days following application of N. Addition of NBPT to urea helped to control ammonia losses, but the inhibitor was less effective when rain sufficient to incorporate urea into the soil occurred only 10 to 15 days or latter after fertiliser application.

Restrições legais à colheita de cana-de-açúcar com despalha a fogo estão causando um aumento da área cultivada com cana crua. Essa prática gera uma espessa camada de palha de cana sobre o solo após a colheita, o que dificulta a incorporação de fertilizantes. Uma vez que grandes quantidades de amônia podem ser perdidas quando a uréia é aplicada superficialmente sobre a palha, é importante buscar alternativas para maximizar a eficiência de uso do N-uréia. O inibidor de urease NBPT retarda a hidrólise da uréia e pode contribuir para diminuir as perdas de amônia por volatilização. Para quantificar essas perdas, foram instaladas câmaras coletoras de amônia em sete áreas de produção de cana-de-açúcar colhida sem queima; estas foram fertilizadas com sulfato ou nitrato de amônio, uréia ou uréia tratada com NBPT. Todos os fertilizantes nitrogenados foram aplicados superficialmente em doses de 80 ou 100 kg ha-1de N. As perdas de N foram muito pequenas quando se usou nitrato ou sulfato de amônio. Entretanto, as perdas por volatilização de amônia decorrentes do uso de uréia variaram de 1% (com dias chuvosos após a adubação) a 25% do N aplicado. O uso de NBPT proporcionou reduções de 15 a 78% nas perdas por volatilização, dependendo das condições climáticas nos dias posteriores à aplicação de N. A adição de NBPT à uréia ajudou a controlar as perdas de amônia, mas o inibidor foi menos efetivo quando chuvas suficientes para incorporar a uréia no solo ocorreram somente 10 a 15 dias, ou mais, após a aplicação dos fertilizantes.

Nitrogen loss in Brachiaria decumbens after application of glyphosate or glufosinate-ammonium

Nitrogen losses from the soil-plant system may be influenced by herbicide applications. In order to evaluate N loss in brachiaria (Brachiaria decumbens) after application of the herbicides glyphosate and glufosinate-ammonium, an experiment was carried out in a greenhouse as a completely randomized design, with three treatments and six replicates. Treatments were as follows: i) desiccation of brachiaria-plants with glyphosate; ii) desiccation of brachiaria-plants with glufosinate-ammonium; and iii) control, without herbicide application. The plants were cultivated in 4 kg pots of sandy soil and fertilized with ammonium sulfate- 15N, (200 mg kg-1) in order to quantify the allocation of the fertilizer-N and its recovery in the soil-plant system. Plants treated with the herbicides had less N accumulation and less recovery of the fertilizer-N (15N) relative to the control. In the soil, the greatest recovery of 15N-fertilizer occurred for treatments where N was applied, possibly due to the occurrence of other N compound losses to the soil, like root exudation and root death. The total recovery of 15N-fertilizer in the soil-plant system was higher in the control than in the treated plants showing the direct action of the herbicides on nitrogen loss, and especially by the above-ground part of the brachiaria plants.

As perdas de nitrogênio no sistema solo-planta podem ser influenciadas pela aplicação de herbicidas. Com o objetivo de avaliar a perda de N do capim-Brachiaria (Brachiaria decumbens) após a aplicação dos herbicidas glifosato e glufosinato de amônio, foi realizado um experimento em casa-de-vegetação em delineamento inteiramente aleatorizado (DIA), com três tratamentos e seis repetições. Os tratamentos foram os seguintes: i) dessecação de plantas de braquiária com o herbicida glifosato; ii) dessecação de plantas de braquiária com herbicida glufosinato de amônio e iii) testemunha, sem aplicação de herbicida. As plantas foram cultivadas em vasos com 4 kg de solo arenoso e foram fertilizadas com sulfato de amônio (15N), na dose de 200 mg kg-1, com o intuito de quantificar a alocação de N-fertilizante (15N) e sua recuperação no sistema solo-planta. As plantas tratadas com os herbicidas apresentaram menor acúmulo de N e menor recuperação do N-fertilizante (15N) em relação à testemunha. No solo a maior recuperação do 15N-fertilizante ocorreu nos tratamentos em que foram aplicados os herbicidas, possivelmente, devido à ocorrência de perda de compostos nitrogenados para o solo por exsudação radicular e morte de raízes. A recuperação total do 15N-fertilizante no sistema solo-planta foi maior na testemunha que nos tratamentos, evidenciando-se a ação direta dos herbicidas nas perdas de nitrogênio, especialmente, pela parte aérea do capim-Brachiaria.