Legumes or nitrification inhibitors to reduce {N2O} emissions from subtropical cereal cropping systems in Oxisols?

The DAYCENT biogeochemical model was used to investigate how the use of fertilizers coated with nitrification inhibitors and the introduction of legumes in the crop rotation can affect subtropical cereal production and {N2O} emissions. The model was validated using comprehensive multi-seasonal, high-frequency dataset from two field investigations conducted on an Oxisol, which is the most common soil type in subtropical regions. Different N fertilizer rates were tested for each N management strategy and simulated under varying weather conditions. DAYCENT was able to reliably predict soil N dynamics, seasonal {N2O} emissions and crop production, although some discrepancies were observed in the treatments with low or no added N inputs and in the simulation of daily {N2O} fluxes. Simulations highlighted that the high clay content and the relatively low C levels of the Oxisol analyzed in this study limit the chances for significant amounts of N to be lost via deep leaching or denitrification. The application of urea coated with a nitrification inhibitor was the most effective strategy to minimize {N2O} emissions. This strategy however did not increase yields since the nitrification inhibitor did not substantially decrease overall N losses compared to conventional urea. Simulations indicated that replacing part of crop N requirements with N mineralized by legume residues is the most effective strategy to reduce {N2O} emissions and support cereal productivity. The results of this study show that legumes have significant potential to enhance the sustainable and profitable intensification of subtropical cereal cropping systems in Oxisols.

Synthesis, growth, and characterization of a new NLO material 3-(2,3-dimethoxyphenyl)-1-(pyridin-2-yl)prop-2-en-1-one

3-(2,3-Dimethoxyphenyl)-1-(pyridin-2-yl)prop-2-en-1-one (DMPP) a potential second harmonic generating (SHG) has been synthesized and grown as a single crystal by the slow evaporation technique at ambient temperature. The structure determination of the grown crystal was done by single crystal X-ray diffraction study. DMPP crystallizes with orthorhombic system with cell parameters a = 20.3106(8)angstrom, b = 4.9574(2)angstrom, c = 13.4863(5)angstrom, alpha = 90 degrees, beta = 90 degrees, gamma = 90 degrees and space group Pca2(1). The crystals were characterized by FT-IR, thermal analysis, UV-vis-NIR spectroscopy and SHG measurements. Various functional groups present in DMPP were ascertained by FTIR analysis. DMPP is thermally stable up to 80 degrees C and optically transparent in the visible region. The crystal exhibits SHG efficiency comparable to that of KDP. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Estrategias de fertilización nitrogenada y aplicación de fungicidas sobre el cultivo de soja : efecto sobre el rendimiento y el tenor proteico

Resumen: el objetivo del presente trabajo ha sido, a través de diferentes estrategias de fertilización nitrogenada y aplicación de fungicidas sobre el cultivo de soja, evaluar su impacto sobre el rendimiento y el porcentaje de proteínas en grano de soja. Para desarrollar dicho trabajo, se llevó a cabo un ensayo en base al diseño de bloques completos al azar (DBA) con un total de 32 parcelas, en el que se aplicaron 8 tratamientos (7+1 Testigo), cada uno repetido 4 veces. Los mismos fueron: Testigo, UREA 100 N aplicado en V4 a V6, UREA + DMPP 100 N aplicado en V4 a V6, NITROFOSKA FOLIAR (2 Kg./Ha.) + NUTRIMIX (0,5 Kg./Ha.) aplicado en R3, UREA 30 N aplicado en R5, NITROFOSKA FOLIAR (2 Kg./Ha.) + NUTRIMIX (0,5 Kg./Ha.) + Opera aplicado en R3 (1 Lt./Ha.), UREA 30 N + Opera en R3 (1 Lt./Ha.), y Opera en R3 (1 Lt./Ha.). Cabe destacar que la aplicación de fungicidas se ha realizado en forma preventiva, con miras a evaluar su efecto sobre el rinde y el porcentaje de tenor proteico. Así, no se ha evaluado la presencia o ausencia de enfermedades particulares, sino el efecto final que estas aplicaciones tuvieron sobre las variables antes mencionadas. El mencionado ensayo se realizó a campo, sobre un cultivo de soja de segunda, para la campaña 2007/2008 en el paraje Tomás Jofré, Mercedes, provincia de Buenos Aires. Los resultados obtenidos mostraron diferencias significativas para la variable de rendimiento, pero no así para la variable de tenor proteico en grano. Analizándolos, se concluyó en el presente trabajo bajo las condiciones evaluadas que si se busca aumentar tanto el rendimiento como el porcentaje de proteína en grano, no es recomendable la fertilización nitrogenada, ni por sí sola ni en combinación con fungicidas

不同用量脲酶/硝化抑制剂组合对尿素氮转化的影响

试验采用室内模拟培养的方法，在不同用量脲酶/硝化抑制剂组合条件下，对辽宁省2种主要土壤—棕壤和褐土尿素氮转化的动态变化进行了研究。 结果表明，脲酶抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)和苯基磷酰二胺(PPD)在施用量为尿素N量的0.05%时便有很好的脲酶活性抑制效果，且抑制效果随着脲酶抑制剂用量的增加而增强。NBPT和PPD在棕壤中的有效抑制时间为14天，在褐土中有效抑制时间为7天。两供试脲酶抑制剂相比，棕壤中PPD抑制效果好于NBPT，而在褐土中NBPT抑制效果好于PPD。 抑制剂组合各处理延缓了尿素的水解。土壤NH4+-N含量在前期较低，高峰值的出现延迟了2-6天；在培养中后期各抑制剂组合处理土壤NH4+-N含量显著提高。 抑制剂组合各处理土壤NO3--N含量在整个培养期均显著的降低。且在整个培养期间均显著降低了土壤NH4+的表观硝化率。在培养中后期，各处理能够增加棕壤有效氮含量；褐土中在第21天有效氮含量显著降低，而在第35天则有所回升。 试验表明，DMPP和DCD用量分别在施氮量的0.2%和0.25%时便可以达到很好的硝化抑制效果，且在棕壤中DCD的抑制效果好于DMPP，而在褐土中DMPP的抑制效果显著好于DCD。

新型吡唑类硝化抑制剂对铵氧化的作用效果

通过室内培养、模拟和田间试验相结合的方法，对吡唑类化合物的硝化抑制效应与其结构的关系进行了详细研究。结果表明，多数吡唑类化合物都能有效抑制土壤中的硝化作用，其中以3-甲基吡唑（MP）、3，4-二甲基吡唑和4-氯-3-甲基吡唑（ClMP）及其衍生物效果最佳。4-位被氯原子取代能够提高吡唑类化合物硝化抑制效果。但因水解作用的发生，1-位的取代反应、中和反应和络合反应均不能改变其硝化抑制效果。三种效果较好的吡唑类硝化抑制剂，3，4-二甲基吡唑磷酸盐（DMPP）、1-甲胺酰基-3-甲基吡唑（CMP）和ClMP在土壤中的最适用量分别为纯N用量的1.0%、1.0%和0.5%。吡唑类化合物的硝化抑制效果随土壤温度和有机质含量的升高而降低；在培养前期（0～14d）随土壤含水量和pH的升高而升高，在培养后期（>14d）随土壤含水量和pH的升高而降低。 吡唑类化合物随水在土层中垂直迁移与水平扩散速率与其分子的亲疏水性有关，垂直和水平迁移速率均为MP>DMPP> ClMP。土壤有机质含量是影响吡唑类化合物在土壤中吸附量的主要因素，有机质含量越高土壤对吡唑类化合物的吸附性越强。随pH的升高，土壤对吡唑类化合物的吸附能力降低，但在土壤通常所能达到的pH范围（4.5～8.5），pH对吡唑类化合物在土壤中的吸附作用影响不显著。土壤类型、抑制剂种类、温度与是否重复使用都影响吡唑类硝化抑制剂在土壤中的降解速率，一般褐土>棕壤，DMPP>MPC，低温>高温，未重复施用>重复施用。 以玉米为供试作物进行了吡唑类硝化抑制剂效果的田间试验，结果表明，吡唑类硝化抑制剂和尿素同时施用能显著提高玉米生育前期土壤中NH4+-N含量，降低土壤中NO3--N含量；并能提高玉米产量和氮肥表观利用率；且能使NO3-向土壤下层淋移趋势明显减缓。

硝化抑制剂在我国棕壤和红壤上的应用效果研究

土壤类型、温度等条件是影响硝化抑制剂效果的重要因素，为了探讨几种国外报道的高效硝化抑制剂在我国棕壤和红壤上的适应情况，以及温度等条件对于施肥土壤中NO3--N的积累和硝化抑制剂效果的影响，进行了本研究。采用室内培养的方式，研究了ATC、DMPP和CMP（每种抑制剂在两种土壤上分别设两个浓度处理）在我国棕壤和红壤上的效果，与目前应用较多的DCD（0.5%、1.0%两个浓度处理）进行效果对比；研究了温度条件、添加C源及培养条件对土壤中NO3--N积累及CMP硝化抑制效果的影响。结果表明，土壤条件是影响NO3--N积累和所用四种硝化抑制剂（DMPP、CMP、ATC、DCD）抑制效果的一个显著因素，棕壤中氮素转化较快，硝化抑制剂表现出效果较早，在红壤中起效时间较晚，在两种土壤条件下，所用抑制剂都表现出了良好的效果，在60天内ATC、CMP和DMPP的效果与10倍用量的DCD效果类似，甚至好于DCD，在棕壤中同种抑制剂的两个浓度处理之间存在显著差异，但是在红壤几个处理之间没有表现出显著差异；温度条件也是影响NO3--N积累的一个显著因素，从计算硝化抑制率看出，在25℃和30℃下CMP表现出了高效，37℃下抑制率下降，效果变差；添加两个浓度的葡萄糖对于对照中NO3--N的积累以及硝化抑制剂的硝化抑制效果没有表现出显著作用；增加的一步预培养恢复了土壤中微生物的活性在短期内体现了出来，但是长期看对于NO3--N积累量、变化趋势以及硝化抑制率都没有表现出显著作用。

吡唑和1-甲胺酰基吡唑类化合物的紫外吸收光谱及其应用

研究了吡唑类化合物和1-甲胺酰基吡唑类化合物的紫外吸收光谱。结果表明,3位和5位的取代使吡唑的最大吸收波长红移3~4 nm,而4位的取代能够引起较大的红移(>10 nm)。甲胺酰基的引入可使吡唑类化合物的最大吸收波长红移20~26 nm,最大消光系数提高2~3倍。基于此,建立了快速测定吡唑类化合物含量的紫外分光光度法,并测定了长效尿素中3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)的含量为尿素-N的1.15%,1-甲胺酰基-3-甲基吡唑(CMP)在水溶液中水解的半减期在20,25和30℃下分别为48,30和16 h,应用不同提取剂对三种土壤中硝化抑制剂3-甲基吡唑磷酸盐(MPP)的提取率为63.2%~89.2%。

几种吡唑类化合物的硝化抑制作用比较

采用室内土壤培养实验,考察了3,5-二甲基吡唑(3,5-DMP)、3,4-二甲基吡唑磷酸盐(3,4-DMPP)、双氰胺(DCD)、3,5-二甲基吡唑磷酸盐(3,5-DMPP)的硝化抑制作用,结果表明,在相同质量用量下,其硝化抑制作用由强到弱的顺序为3,4-DMPP>3,5-DMP>DCD>3,5-DMPP,其中3,5-DMPP的硝化抑制作用与其它抑制剂相比差异较大,可认为其硝化抑制作用较弱;因此吡唑类化合物的硝化抑制作用与其分子中含有的吡唑基团及基团数量的多少没有直接定量关系,而是与其化合物分子的物化性质有关。

Eficiência agronômica da ureia estabilizada com inibidores de urease e nitrificação na cultura do milho

Nitrogen (N) is the most required nutrient for corn plants and, in order to supply this demand in highly productive crops, mineral fertilizers are used, especially urea. The disadvantage of urea is the loss of N-NH3 to atmosphere. To reverse this situation, some technologies have been developed, such as nitrification and urease inhibitors, which are used as additives to urea. This work aimed at evaluating the agronomic efficiency of urea stabilized with urease and nitrification inhibitors applied to cover the 2013/2014 corn crop. We evaluated 11 nitrogen fertilizer applied in coverage: urea + PA (41.6% N, 3% Cu); urea + PA (41.6% N, 1.5% Cu); urea + PA (41.6% N, 3% Zn); urea + PA (41.6% N, 1.5% Zn); urea + PA (41.6% N, 0.34% Cu, 0.94% B); urea + PA (41.6% N, 0.25% Cu, 0.68% B); urea + PA (41.6% N); urea (44.3% N, 0.15% Cu, 0.4% B); urea (43% N, 0.1% Cu, 0.3% B, 0.05% Mo); pearled urea (46% N); urea + 0,8% DMPP (45% N) and the control, which did not receive nitrogen topdressing. The evaluations were: Nitrogen losses through volatilization, content and accumulation of N, boron (B), copper (Cu) and zinc (Zn) to the dry matter of aerial parts, grains, and in straw and grain productivity. Fertilizers stabilized with urease and nitrification inhibitors did not reduce the volatilization of ammonia volatilization, when compared to pearled urea. Urea with 0.8% of DMPP nitrification inhibitor (3,4-dimethylpyrazole phosphate) provided higher loss by volatilization, lower productivity and agronomic efficiency compared to pearled urea. The coating of urea with Cu, B and Zn did not increase the accumulation of these nutrients in grains and MSPA plants. The use of fertilizers stabilized and coated with micronutrients did not increase the productivity and agronomic efficiency compared to conventional urea.

Manejo do nitrogênio no feijoeiro de inverno em sucessão a milho e Brachiaria em sistema plantio direto

Pós-graduação em Agronomia - FEIS

Fontes e manejo de nitrogênio na cultura da batata em solos arenosos

Pós-graduação em Agronomia (Agricultura) - FCA

Fertilizantes e sistemas de irrigação: emissões de gases de efeito estufa no cultivo do milho

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

New routes to enantioenriched substances through small organic molecules

In this thesis we will disclose the results obtained from the diastereoisomeric salt formation (n salt, p salt and p1,n1 salt) between non-racemic trans-chrysanthemic acid (trans-ChA) and pure enantiomers of threo-2-dimethylamino-1-phenyl-1,3-propanediol (DMPP). The occurrence of p1,n1 salt formation can have profound effects on enantiomer separation of scalemic (non-racemic) mixtures. This phenomenon when accompanied by substrate self-association impedes the complete recovery of the major enantiomer through formation of an inescapable racemate cage. A synthetic sequence for the asymmetric synthesis of bicyclo[3.2.0]heptanones and bicyclo[3.2.0]hept-3-en-6-ones through a cycloaddition strategy is reported. The fundamental step is a [2+2]-cycloaddition of an enantiopure amide derived from the reaction between a set of acids and an oxazolidinone as the chiral auxiliary. The inter- and intramolecular cycloaddition of in situ-generated keteniminium salts gives bicycles with a good enantioselection. A key intermediate of Iloprost, a chemically stable and biologically active mimic of prostacyclin PGI2 is synthesized following a ‘green approach’. An example of simple optical resolution of this racemic intermediate involving the diastereoisomeric salt formation is described.

Regulation of tyrosine hydroxylase gene expression by mRNA stabilization

Tyrosine hydroxylase (TH) expression increases in adrenal chromaffin cells treated with the nicotinic agonist, dimethylphenylpiperazinium (DMPP; 1 μM). We are using this response as a model of the changes in TH level that occur during increased cholinergic neural activity. Here we report a 4-fold increase in TH mRNA half-life in DMPP-treated chromaffin cells that is apparent when using a pulse-chase analysis to measure TH mRNA half-life. No increase is apparent using actinomycin D to measure half-life, indicating a requirement for ongoing transcription. Characterization of protein binding to the TH 3′UTR using RNA electro-mobility shift assays show the presence of two complexes both of which are increased by DMPP-treatment. The faster migrating complex (FMC) increases 2.5-fold and the slower migrating complex (SMC) increases 1.5-fold. Separation of UV crosslinked RNA-protein complexes on SDS polyacrylamide gels shows FMC to contain a single protein whereas SMC contains two proteins. Northwesterns yielded similar results. Transfection studies reveal an increase in expression of the full-length TH transcript due to DMPP-treatment similar to that of endogenous TH mRNA. This finding suggests the increased expression is due primarily to mRNA stabilization. Transfection of luciferase reporter constructs containing regions of the TH 3′UTR reveal only the full-length 3′UTR influenced the expression level of reporter transcripts. ^

Fertilization Management: Assessing New Techniques and Key Interactions to Increase Crop Yields With Less N2O Emissions

El óxido nitroso (N2O) es un potente gas de efecto invernadero (GHG) proveniente mayoritariamente de la fertilización nitrogenada de los suelos agrícolas. Identificar estrategias de manejo de la fertilización que reduzcan estas emisiones sin suponer un descenso de los rendimientos es vital tanto a nivel económico como medioambiental. Con ese propósito, en esta Tesis se han evaluado: (i) estrategias de manejo directo de la fertilización (inhibidores de la nitrificación/ureasa); y (ii) interacciones de los fertilizantes con (1) el manejo del agua, (2) residuos de cosecha y (3) diferentes especies de plantas. Para conseguirlo se llevaron a cabo meta-análisis, incubaciones de laboratorio, ensayos en invernadero y experimentos de campo. Los inhibidores de la nitrificación y de la actividad ureasa se proponen habitualmente como medidas para reducir las pérdidas de nitrógeno (N), por lo que su aplicación estaría asociada al uso eficiente del N por parte de los cultivos (NUE). Sin embargo, su efecto sobre los rendimientos es variable. Con el objetivo de evaluar en una primera fase su efectividad para incrementar el NUE y la productividad de los cultivos, se llevó a cabo un meta-análisis. Los inhibidores de la nitrificación dicyandiamide (DCD) y 3,4-dimetilepyrazol phosphate (DMPP) y el inhibidor de la ureasa N-(n-butyl) thiophosphoric triamide (NBPT) fueron seleccionados para el análisis ya que generalmente son considerados las mejores opciones disponibles comercialmente. Nuestros resultados mostraron que su uso puede ser recomendado con el fin de incrementar tanto el rendimiento del cultivo como el NUE (incremento medio del 7.5% y 12.9%, respectivamente). Sin embargo, se observó que su efectividad depende en gran medida de los factores medioambientales y de manejo de los estudios evaluados. Una mayor respuesta fue encontrada en suelos de textura gruesa, sistemas irrigados y/o en cultivos que reciben altas tasas de fertilizante nitrogenado. En suelos alcalinos (pH ≥ 8), el inhibidor de la ureasa NBPT produjo el mayor efecto. Dado que su uso representa un coste adicional para los agricultores, entender las mejores prácticas que permitan maximizar su efectividad es necesario para posteriormente realizar comparaciones efectivas con otras prácticas que incrementen la productividad de los cultivos y el NUE. En base a los resultados del meta-análisis, se seleccionó el NBPT como un inhibidor con gran potencial. Inicialmente desarrollado para reducir la volatilización de amoniaco (NH3), en los últimos años algunos investigadores han demostrado en estudios de campo un efecto mitigador de este inhibidor sobre las pérdidas de N2O provenientes de suelos fertilizados bajo condiciones de baja humedad del suelo. Dada la alta variabilidad de los experimentos de campo, donde la humedad del suelo cambia rápidamente, ha sido imposible entender mecanísticamente el potencial de los inhibidores de la ureasa (UIs) para reducir emisiones de N2O y su dependencia con respecto al porcentaje de poros llenos de agua del suelo (WFPS). Por lo tanto se realizó una incubación en laboratorio con el propósito de evaluar cuál es el principal mecanismo biótico tras las emisiones de N2O cuando se aplican UIs bajo diferentes condiciones de humedad del suelo (40, 60 y 80% WFPS), y para analizar hasta qué punto el WFPS regula el efecto del inhibidor sobre las emisiones de N2O. Un segundo UI (i.e. PPDA) fue utilizado para comparar el efecto del NBPT con el de otro inhibidor de la ureasa disponible comercialmente; esto nos permitió comprobar si el efecto de NBPT es específico de ese inhibidor o no. Las emisiones de N2O al 40% WFPS fueron despreciables, siendo significativamente más bajas que las de todos los tratamientos fertilizantes al 60 y 80% WFPS. Comparado con la urea sin inhibidor, NBPT+U redujo las emisiones de N2O al 60% WFPS pero no tuvo efecto al 80% WFPS. La aplicación de PPDA incrementó significativamente las emisiones con respecto a la urea al 80% WFPS mientras que no se encontró un efecto significativo al 60% WFPS. Al 80% WFPS la desnitrificación fue la principal fuente de las emisiones de N2O en todos los tratamientos mientras que al 60% tanto la nitrificación como la desnitrificación tuvieron un papel relevante. Estos resultados muestran que un correcto manejo del NBPT puede suponer una estrategia efectiva para mitigar las emisiones de N2O. Con el objetivo de trasladar nuestros resultados de los estudios previos a condiciones de campo reales, se desarrolló un experimento en el que se evaluó la efectividad del NBPT para reducir pérdidas de N y aumentar la productividad durante un cultivo de cebada (Hordeum vulgare L.) en secano Mediterráneo. Se determinó el rendimiento del cultivo, las concentraciones de N mineral del suelo, el carbono orgánico disuelto (DOC), el potencial de desnitrificación, y los flujos de NH3, N2O y óxido nítrico (NO). La adición del inhibidor redujo las emisiones de NH3 durante los 30 días posteriores a la aplicación de urea en un 58% y las emisiones netas de N2O y NO durante los 95 días posteriores a la aplicación de urea en un 86 y 88%, respectivamente. El uso de NBPT también incrementó el rendimiento en grano en un 5% y el consumo de N en un 6%, aunque ninguno de estos incrementos fue estadísticamente significativo. Bajo las condiciones experimentales dadas, estos resultados demuestran el potencial del inhibidor de la ureasa NBPT para mitigar las emisiones de NH3, N2O y NO provenientes de suelos arables fertilizados con urea, mediante la ralentización de la hidrólisis de la urea y posterior liberación de menores concentraciones de NH4 + a la capa superior del suelo. El riego por goteo combinado con la aplicación dividida de fertilizante nitrogenado disuelto en el agua de riego (i.e. fertirriego por goteo) se considera normalmente una práctica eficiente para el uso del agua y de los nutrientes. Algunos de los principales factores (WFPS, NH4 + y NO3 -) que regulan las emisiones de GHGs (i.e. N2O, CO2 y CH4) y NO pueden ser fácilmente manipulados por medio del fertirriego por goteo sin que se generen disminuciones del rendimiento. Con ese propósito se evaluaron opciones de manejo para reducir estas emisiones en un experimento de campo durante un cultivo de melón (Cucumis melo L.). Los tratamientos incluyeron distintas frecuencias de riego (semanal/diario) y tipos de fertilizantes nitrogenados (urea/nitrato cálcico) aplicados por fertirriego. Fertirrigar con urea en lugar de nitrato cálcico aumentó las emisiones de N2O y NO por un factor de 2.4 y 2.9, respectivamente (P < 0.005). El riego diario redujo las emisiones de NO un 42% (P < 0.005) pero aumentó las emisiones de CO2 un 21% (P < 0.05) comparado con el riego semanal. Analizando el Poder de Calentamiento global en base al rendimiento así como los factores de emisión del NO, concluimos que el fertirriego semanal con un fertilizante de tipo nítrico es la mejor opción para combinar productividad agronómica con sostenibilidad medioambiental en este tipo de agroecosistemas. Los suelos agrícolas en las áreas semiáridas Mediterráneas se caracterizan por su bajo contenido en materia orgánica y bajos niveles de fertilidad. La aplicación de residuos de cosecha y/o abonos es una alternativa sostenible y eficiente desde el punto de vista económico para superar este problema. Sin embargo, estas prácticas podrían inducir cambios importantes en las emisiones de N2O de estos agroecosistemas, con impactos adicionales en las emisiones de CO2. En este contexto se llevó a cabo un experimento de campo durante un cultivo de cebada (Hordeum vulgare L.) bajo condiciones Mediterráneas para evaluar el efecto de combinar residuos de cosecha de maíz con distintos inputs de fertilizantes nitrogenados (purín de cerdo y/o urea) en estas emisiones. La incorporación de rastrojo de maíz incrementó las emisiones de N2O durante el periodo experimental un 105%. Sin embargo, las emisiones de NO se redujeron significativamente en las parcelas enmendadas con rastrojo. La sustitución parcial de urea por purín de cerdo redujo las emisiones netas de N2O un 46 y 39%, con y sin incorporación de residuo de cosecha respectivamente. Las emisiones netas de NO se redujeron un 38 y un 17% para estos mismos tratamientos. El ratio molar DOC:NO3 - demostró predecir consistentemente las emisiones de N2O y NO. El efecto principal de la interacción entre el fertilizante nitrogenado y el rastrojo de maíz se dio a los 4-6 meses de su aplicación, generando un aumento del N2O y una disminución del NO. La sustitución de urea por purín de cerdo puede considerarse una buena estrategia de manejo dado que el uso de este residuo orgánico redujo las emisiones de óxidos de N. Los pastos de todo el mundo proveen numerosos servicios ecosistémicos pero también suponen una importante fuente de emisión de N2O, especialmente en respuesta a la deposición de N proveniente del ganado mientras pasta. Para explorar el papel de las plantas como mediadoras de estas emisiones, se analizó si las emisiones de N2O dependen de la riqueza en especies herbáceas y/o de la composición específica de especies, en ausencia y presencia de una deposición de orina. Las hipótesis fueron: 1) las emisiones de N2O tienen una relación negativa con la productividad de las plantas; 2) mezclas de cuatro especies generan menores emisiones que monocultivos (dado que su productividad será mayor); 3) las emisiones son menores en combinaciones de especies con distinta morfología radicular y alta biomasa de raíz; y 4) la identidad de las especies clave para reducir el N2O depende de si hay orina o no. Se establecieron monocultivos y mezclas de dos y cuatro especies comunes en pastos con rasgos funcionales divergentes: Lolium perenne L. (Lp), Festuca arundinacea Schreb. (Fa), Phleum pratense L. (Php) y Poa trivialis L. (Pt), y se cuantificaron las emisiones de N2O durante 42 días. No se encontró relación entre la riqueza en especies y las emisiones de N2O. Sin embargo, estas emisiones fueron significativamente menores en ciertas combinaciones de especies. En ausencia de orina, las comunidades de plantas Fa+Php actuaron como un sumidero de N2O, mientras que los monocultivos de estas especies constituyeron una fuente de N2O. Con aplicación de orina la comunidad Lp+Pt redujo (P < 0.001) las emisiones de N2O un 44% comparado con los monocultivos de Lp. Las reducciones de N2O encontradas en ciertas combinaciones de especies pudieron explicarse por una productividad total mayor y por una complementariedad en la morfología radicular. Este estudio muestra que la composición de especies herbáceas es un componente clave que define las emisiones de N2O de los ecosistemas de pasto. La selección de combinaciones de plantas específicas en base a la deposición de N esperada puede, por lo tanto, ser clave para la mitigación de las emisiones de N2O. ABSTRACT Nitrous oxide (N2O) is a potent greenhouse gas (GHG) directly linked to applications of nitrogen (N) fertilizers to agricultural soils. Identifying mitigation strategies for these emissions based on fertilizer management without incurring in yield penalties is of economic and environmental concern. With that aim, this Thesis evaluated: (i) the use of nitrification and urease inhibitors; and (ii) interactions of N fertilizers with (1) water management, (2) crop residues and (3) plant species richness/identity. Meta-analysis, laboratory incubations, greenhouse mesocosm and field experiments were carried out in order to understand and develop effective mitigation strategies. Nitrification and urease inhibitors are proposed as means to reduce N losses, thereby increasing crop nitrogen use efficiency (NUE). However, their effect on crop yield is variable. A meta-analysis was initially conducted to evaluate their effectiveness at increasing NUE and crop productivity. Commonly used nitrification inhibitors (dicyandiamide (DCD) and 3,4-dimethylepyrazole phosphate (DMPP)) and the urease inhibitor N-(n-butyl) thiophosphoric triamide (NBPT) were selected for analysis as they are generally considered the best available options. Our results show that their use can be recommended in order to increase both crop yields and NUE (grand mean increase of 7.5% and 12.9%, respectively). However, their effectiveness was dependent on the environmental and management factors of the studies evaluated. Larger responses were found in coarse-textured soils, irrigated systems and/or crops receiving high nitrogen fertilizer rates. In alkaline soils (pH ≥ 8), the urease inhibitor NBPT produced the largest effect size. Given that their use represents an additional cost for farmers, understanding the best management practices to maximize their effectiveness is paramount to allow effective comparison with other practices that increase crop productivity and NUE. Based on the meta-analysis results, NBPT was identified as a mitigation option with large potential. Urease inhibitors (UIs) have shown to promote high N use efficiency by reducing ammonia (NH3) volatilization. In the last few years, however, some field researches have shown an effective mitigation of UIs over N2O losses from fertilized soils under conditions of low soil moisture. Given the inherent high variability of field experiments where soil moisture content changes rapidly, it has been impossible to mechanistically understand the potential of UIs to reduce N2O emissions and its dependency on the soil water-filled pore space (WFPS). An incubation experiment was carried out aiming to assess what is the main biotic mechanism behind N2O emission when UIs are applied under different soil moisture conditions (40, 60 and 80% WFPS), and to analyze to what extent the soil WFPS regulates the effect of the inhibitor over N2O emissions. A second UI (i.e. PPDA) was also used aiming to compare the effect of NBPT with that of another commercially available urease inhibitor; this allowed us to see if the effect of NBPT was inhibitor-specific or not. The N2O emissions at 40% WFPS were almost negligible, being significantly lower from all fertilized treatments than that produced at 60 and 80% WFPS. Compared to urea alone, NBPT+U reduced the N2O emissions at 60% WFPS but had no effect at 80% WFPS. The application of PPDA significantly increased the emissions with respect to U at 80% WFPS whereas no significant effect was found at 60% WFPS. At 80% WFPS denitrification was the main source of N2O emissions for all treatments. Both nitrification and denitrification had a determinant role on these emissions at 60% WFPS. These results suggest that adequate management of the UI NBPT can provide, under certain soil conditions, an opportunity for N2O mitigation. We translated our previous results to realistic field conditions by means of a field experiment with a barley crop (Hordeum vulgare L.) under rainfed Mediterranean conditions in which we evaluated the effectiveness of NBPT to reduce N losses and increase crop yields. Crop yield, soil mineral N concentrations, dissolved organic carbon (DOC), denitrification potential, NH3, N2O and nitric oxide (NO) fluxes were measured during the growing season. The inclusion of the inhibitor reduced NH3 emissions in the 30 d following urea application by 58% and net N2O and NO emissions in the 95 d following urea application by 86 and 88%, respectively. NBPT addition also increased grain yield by 5% and N uptake by 6%, although neither increase was statistically significant. Under the experimental conditions presented here, these results demonstrate the potential of the urease inhibitor NBPT in abating NH3, N2O and NO emissions from arable soils fertilized with urea, slowing urea hydrolysis and releasing lower concentrations of NH4 + to the upper soil layer. Drip irrigation combined with split application of N fertilizer dissolved in the irrigation water (i.e. drip fertigation) is commonly considered best management practice for water and nutrient efficiency. Some of the main factors (WFPS, NH4 + and NO3 -) regulating the emissions of GHGs (i.e. N2O, carbon dioxide (CO2) and methane (CH4)) and NO can easily be manipulated by drip fertigation without yield penalties. In this study, we tested management options to reduce these emissions in a field experiment with a melon (Cucumis melo L.) crop. Treatments included drip irrigation frequency (weekly/daily) and type of N fertilizer (urea/calcium nitrate) applied by fertigation. Crop yield, environmental parameters, soil mineral N concentrations, N2O, NO, CH4, and CO2 fluxes were measured during the growing season. Fertigation with urea instead of calcium nitrate increased N2O and NO emissions by a factor of 2.4 and 2.9, respectively (P < 0.005). Daily irrigation reduced NO emissions by 42% (P < 0.005) but increased CO2 emissions by 21% (P < 0.05) compared with weekly irrigation. Based on yield-scaled Global Warming Potential as well as NO emission factors, we conclude that weekly fertigation with a NO3 --based fertilizer is the best option to combine agronomic productivity with environmental sustainability. Agricultural soils in semiarid Mediterranean areas are characterized by low organic matter contents and low fertility levels. Application of crop residues and/or manures as amendments is a cost-effective and sustainable alternative to overcome this problem. However, these management practices may induce important changes in the nitrogen oxide emissions from these agroecosystems, with additional impacts on CO2 emissions. In this context, a field experiment was carried out with a barley (Hordeum vulgare L.) crop under Mediterranean conditions to evaluate the effect of combining maize (Zea mays L.) residues and N fertilizer inputs (organic and/or mineral) on these emissions. Crop yield and N uptake, soil mineral N concentrations, dissolved organic carbon (DOC), denitrification capacity, N2O, NO and CO2 fluxes were measured during the growing season. The incorporation of maize stover increased N2O emissions during the experimental period by c. 105 %. Conversely, NO emissions were significantly reduced in the plots amended with crop residues. The partial substitution of urea by pig slurry reduced net N2O emissions by 46 and 39 %, with and without the incorporation of crop residues respectively. Net emissions of NO were reduced 38 and 17 % for the same treatments. Molar DOC:NO3 - ratio was found to be a robust predictor of N2O and NO fluxes. The main effect of the interaction between crop residue and N fertilizer application occurred in the medium term (4-6 month after application), enhancing N2O emissions and decreasing NO emissions as consequence of residue incorporation. The substitution of urea by pig slurry can be considered a good management strategy since N2O and NO emissions were reduced by the use of the organic residue. Grassland ecosystems worldwide provide many important ecosystem services but they also function as a major source of N2O, especially in response to N deposition by grazing animals. In order to explore the role of plants as mediators of these emissions, we tested whether and how N2O emissions are dependent on grass species richness and/or specific grass species composition in the absence and presence of urine deposition. We hypothesized that: 1) N2O emissions relate negatively to plant productivity; 2) four-species mixtures have lower emissions than monocultures (as they are expected to be more productive); 3) emissions are lowest in combinations of species with diverging root morphology and high root biomass; and 4) the identity of the key species that reduce N2O emissions is dependent on urine deposition. We established monocultures and two- and four-species mixtures of common grass species with diverging functional traits: Lolium perenne L. (Lp), Festuca arundinacea Schreb. (Fa), Phleum pratense L. (Php) and Poa trivialis L. (Pt), and quantified N2O emissions for 42 days. We found no relation between plant species richness and N2O emissions. However, N2O emissions were significantly reduced in specific plant species combinations. In the absence of urine, plant communities of Fa+Php acted as a sink for N2O, whereas the monocultures of these species constituted a N2O source. With urine application Lp+Pt plant communities reduced (P < 0.001) N2O emissions by 44% compared to monocultures of Lp. Reductions in N2O emissions by species mixtures could be explained by total biomass productivity and by complementarity in root morphology. Our study shows that plant species composition is a key component underlying N2O emissions from grassland ecosystems. Selection of specific grass species combinations in the context of the expected nitrogen deposition regimes may therefore provide a key management practice for mitigation of N2O emissions.