Effect of nitrogen fertilization on soil microbial biomass in an Oxisol cultivated with irrigated barley in the Brazilian Cerrado.

Abstract:The aim of this study was to evaluate the effect of different nitrogen doses and five period of sample collection, on soil microbial biomass - nitrogen (SMB-N), total nitrogen (total N) and percentual ratio of the microbial biomass and total N (SMB-N/total N) in a Oxisol cultivated with barley (Hordeum vulgare L.). The experiment was installed in June, 2005, in an area located at Embrapa Cerrados, Federal District. The experimental design was a randomized block, with three replicates. The plots received doses of nitrogen: 20 - 40 - 80 kg ha-1 N and a control without it and the subplots were period of soil sample. Three applications of N were realized: 10 kg ha-1 on the 5th day (06/14) after sowing; the rest of N was parceled in two applications with fertigation, on tillage, on the 27th (07/08) DAP, e no 43rd (07/22) DAP. Soil samples layer (0 - 10 cm deep) were collected for (SMB-N) determination and total N in six periods: 02 days before of the first fertigation; 02 days after of the first fertigation; 04 days before of the last fertigation and 04 days after of the last fertigation; on flowering stage and after harvesting. There was effect of the doses of N and the period of soil collection on the SMB-N, total N and in the ratio SMB-N/total N. The average values of total N revealed steadier in short-term (cycle of the culture) and this was not a good parameter to evaluate the behavior and N transformations in the soil-plant system. Resumen: El objetivo de este estudio fue evaluar el efecto de diferentes dosis de nitrógeno y cinco período de muestreo en la biomasa microbiana del complejo suelo - nitrogeno (BMS-N), nitrógeno total (N total) y la relación porcentual de la biomasa microbiana y N total (BMS-N/N total) en un Oxisol cultivado con cebada (Hordeum vulgare L.). El estudio se inició en junio de 2005 en la estación experimental de la Empresa de Pesquisa Agropecuaria (Embrapa-Cerrados), Distrito Federal, Brazil. El experimento se dispuso en bloques al azar con tres repeticiones. Las parcelas recibieron dosis de nitrógeno: 20 - 40 - 80 kg/ha de N más un control sin N, y las subparcelas fueron el periodo de muestro. Las aplicaciones de N se realizaron de la forma siguiente: cinco días después de la siembra (dds) se aplicaron 10 kg/ha y el resto de la dosis se aplicó con fertirrigación en dos dosis 27 y 43 dds. Las muestras de suelo (0-10 cm de profundidad) para determinar BMS-N y N total fueron tomadas, 2 días antes e igual número de días después de la primera fertirrigación y 4 días antes y después de la última, en floración y después de la cosecha. No se encontró efecto de las dosis de N y el período de muestreo en el BMS-N, N total y en la relación BMS-N/N total. Los valores medios de N total fueron más estable en el corto plazo (ciclo de la cultivo) lo que indica que éste no es un buen parámetro para evaluar la dinámica del N y sus transformaciones en el sistema suelo-planta.

Produção e degradação da serrapilheira de espécies lenhosas da caatinga e sua contribuição na recuperação de áreas degradadas.

Resumo: O entendimento do fluxo de produção e do aporte de nutrientes via decomposição da serrapilheira e as interações do processo com parâmetros edáficos e ciclagem de nutrientes de espécies nativas da Caatinga têm sido pouco estudados. O conhecimento sobre ciclagem de nutrientes em florestas manejadas também permite inferências sobre as espécies com maior capacidade de reciclagem de nutrientes e seu potencial para recuperação de áreas degradadas. Objetivou-se com isso avaliar a produção e a degradação da serrapilheira de oito espécies lenhosas da Caatinga e mensurar os efeitos de sua aplicação sobre a fertilidade do solo e sobre a produção de sorgo em solo degradado. Para isso realizou-se três ensaios: para o ensaio I quantificou-se a produção de serrapilheira em um delineamento inteiramente casualizado com 6 repetições, por meio da instalação de coletores sob a projeção da copa das espécies (tratamentos): mofumbo, sabiá, jurema-preta, jucá, catingueira, pereiro, pau-branco e marmeleiro, sendo o material coletado mensalmente; foram quantificadas a produção das frações folhas, caule, material reprodutivo, miscelânea e total, bem como o aporte de nutrientes no período chuvoso e seco. Para o ensaio II avaliou-se a taxa de degradação da fração folhas de cada espécie citada por meio da utilização de litter bags, em delineamento inteiramente casualizado com 4 repetições, as coletas foram aos 0, 30, 60, 90, 120 e 150 dias, em seguida quantificou-se os macro e micronutrientes, celulose, lignina e carbono em cada tempo de amostragem. Para o ensaio III, realizou-se experimento em casa de vegetação para mensurar os efeitos da aplicação dos resíduos da serrapilheira das mesmas espécies mencionadas nos ensaios anteriores (I e II) sobre a fertilidade do solo e a produção de sorgo em solo degradado, neste experimento adotou-se o delineamento em blocos casualizados com 5 tratamentos e 5 repetições, sendo avaliadas doses equivalentes a: 0, 15, 30, 60 e 120 kg ha-1 de N dos resíduos de cada espécie e um tratamento adicional com adubação mineral, totalizando 30 unidades experimentais para cada espécie. As variáveis mensuradas foram biométricas, biomassa, teor relativo de clorofila e nitrogênio total, além de análises de fertilidade do solo. Com a análise dos dados verificou-se que a época de maior produção de serrapilheira ocorreu no final do período chuvoso para o início do período seco. A espécie jucá apresentou maior produção de serrapilheira, comparado às outras espécies. O nutriente cálcio apresentou maior acúmulo na serrapilheira para as espécies mofumbo, sabiá, catingueira, pereiro e marmeleiro e o nitrogênio foi superior para as espécies jurema-preta, jucá e pau-branco. Para todas as espécies avaliadas no ensaio de degradação houve redução significativa na sua biomassa em relação ao tempo zero, apresentando a seguinte ordem de velocidade de decomposição: jurema-preta > catingueira > pau-branco > jucá > marmeleiro > mofumbo > pereiro > sabiá. No ensaio de fertilização com os resíduos verificou-se que o marmeleiro promoveu efeitos negativos no solo, como acidificação. Porém, a aplicação dos resíduos da espécie pau-branco foi a que promoveu aumento nos valores de K, SB e CEC do solo e na produção do sorgo os resíduos de jurema-preta e pau-branco foram as que promoveram aumento na massa seca das plantas. Enquanto a adubação mineral proporcionou aumento na produção de massa seca do sorgo, demonstrando que a associação entre adubo mineral e o uso da serrapilheira de espécies da Caatinga pode ser uma opção viável para acelerar a recuperação de solos degradados. Abstract: The understanding of the production flow and nutrient supply via decomposition of litter and process interactions with edaphic parameters and nutrient cycling of native species of the Caatinga has been little studied. The knowledge of nutrient cycling in managed forests also allow inferences about species with capacity greater nutrient recycling capacity and its potential for recovery of degraded areas. This study aimed to evaluate the production and litter degradation 8 woody species of Caatinga and measure the effects of its application on soil fertility and production of sorghum in degraded soil. To this was carried out three tests: for the test I quantified the production of litter in a completely randomized design with 6 replications, by installing collectors under the canopy projection in the species (treatments): mofumbo, sabiá, jurema-preta, jucá, catingueira, pereiro, pau-branco and marmeleiro for each species, and the material collected monthly, were quantified the production of fractions leaves, stem, reproductive material, miscellany and total nutrient intake in the rainy and dry season. For II test evaluated the degradation rate of the fraction leaves through the use of litter bags, in a completely randomized design with 4 replications, the collected was 0, 30, 60, 90, 120 and 150 days and quantitated nutrients, cellulose, lignin and carbon at each evaluation time. For the III test, there was the experiment in a greenhouse to measure the effects of the application of litter waste of the same species of previous tests (I and II) on soil fertility and production of sorghum in degraded soil, was adopted the randomized block design with 5 treatments and 5 replications and evaluated doses equivalent to: 0, 15, 30, 60 and 120 kg ha-1 N of waste each species and an additional treatment with mineral fertilizer, totaling 30 experimental units for each species. Biometric analysis and biomass, relative chlorophyll content and total nitrogen were proceeded. In addition to soil fertility analysis. With the data analysis it was found that the time of greatest litterfall occurred at the end of the rainy season to the beginning of the dry season. The jucá species showed higher production compared to other species. The nutrient calcium had higher accumulation for the species mofumbo, sabiá, catingueira, pereiro and marmeleiro and nitrogen was higher for species jurema-preta, jucá and pau-branco. All species evaluated in degradation test had a significant reduction in biomass over time zero. They presented the following order of decomposition rate: jurema-preta > catingueira > pau-branco > jucá > marmeleiro > mofumbo > pereiro > sabiá. For fertility test it was found that marmeleiro promoted negative effects on soil, such as acidification. However, pau-branco was the specie that promoted further improvements in the K values, SB and CEC to the soil and for the production of sorghum, the waste jurema-preta and pau-branco promoted increase in dry matter plants. While the mineral fertilization provided an increase in dry matter production of sorghum, demonstrating that the combination of mineral fertilizer and the use of litter of Caatinga species may be a viable option to speed up the recovery of degraded soils.