Soil fertility, nutrition and yield of maize and barley with gypsum application on soil surface in no-till

Annual crop yield and nutrition have shown differentiated responses to modifications in soil chemical properties brought about by gypsum application. The aim of this study was to evaluate the effect of gypsum application rates on the chemical properties of a Latossolo Bruno (Clayey Oxisol), as well as on the nutrition and yield of a maize-barley succession under no-till. The experiment was set up in November 2009 in Guarapuava, Parana, Brazil, applying gypsum rates of 0.0, 1.5, 3.0, 4.5, and 6.0 Mg ha-1 to the soil surface upon sowing maize, with crop succession of barley. Gypsum application decreased the levels of Al3+ and Mg2+ in the 0.0-0.1 m layer and increased soil pH in the layers from 0.2-0.6 m depth. Gypsum application has increased the levels of Ca2+ in all soil layers up to 0.6 m, and the levels of S-SO4(2-) up to 0.8 m. In both crops, the leaf concentrations of Ca and S were increased while Mg concentrations have decreased as a function of gypsum rates. There was also an effect of gypsum rates on grain yield, with a quadratic response of maize and a linear increase for barley. Yield increases were up to 11 and 12 % in relation to control for the maximum technical efficiency (MTE) rates of 3.8 and 6.0 Mg ha-1 of gypsum, respectively. Gypsum application improved soil fertility in the profile, especially in the subsurface, as well as plant nutrition, increasing the yields of maize and barley.

Soil water erosion under different cultivation systems and different fertilization rates and forms over 10 years

The action of rain and surface runoff together are the active agents of water erosion, and further influences are the soil type, terrain, soil cover, soil management, and conservation practices. Soil water erosion is low in the no-tillage management system, being influenced by the amount and form of lime and fertilizer application to the soil, among other factors. The aim was to evaluate the effect of the form of liming, the quantity and management of fertilizer application on the soil and water losses by erosion under natural rainfall. The study was carried out between 2003 and 2013 on a Humic Dystrupept soil, with the following treatments: T1 - cultivation with liming and corrective fertilizer incorporated into the soil in the first year, and with 100 % annual maintenance fertilization of P and K; T2 - surface liming and corrective fertilization distributed over five years, and with 75 % annual maintenance fertilization of P and K; T3 - surface liming and corrective fertilization distributed over three years, and with 50 % annual maintenance fertilization of P and K; T4 - surface liming and corrective fertilization distributed over two years, and with 25 % annual maintenance fertilization of P and K; T5 - fallow soil, without liming or fertilization. In the rotation the crops black oat (Avena strigosa ), soybean (Glycine max ), common vetch (Vicia sativa ), maize (Zea mays ), fodder radish (Raphanus sativus ), and black beans (Phaseolus vulgaris ). The split application of lime and mineral fertilizer to the soil surface in a no-tillage system over three and five years, results in better control of soil losses than when split in two years. The increase in the amount of fertilizer applied to the soil surface under no-tillage cultivation increases phytomass production and reduces soil loss by water erosion. Water losses in treatments under no-tillage cultivation were low in all crop cycles, with a similar behavior as soil losses.

Transfer of cadmium and barium from soil to crops grown in tropical soils

Phytotoxicity and transfer of potentially toxic elements, such as cadmium (Cd) or barium (Ba), depend on the availability of these elements in soils and on the plant species exposed to them. With this study, we aimed to evaluate the effect of Cd and Ba application rates on yields of pea (Pisum sativum L.), sorghum (Sorghum bicolor L.), soybean (Glycine max L.), and maize (Zea mays L.) grown under greenhouse conditions in an Oxisol and an Entisol with contrasting physical and chemical properties, and to correlate the amount taken up by plants with extractants commonly used in routine soil analysis, along with transfer coefficients (Bioconcentration Factor and Transfer Factor) in different parts of the plants. Plants were harvested at flowering stage and measured for yield and Cd or Ba concentrations in leaves, stems, and roots. The amount of Cd accumulated in the plants was satisfactorily evaluated by both DTPA and Mehlich-3 (M-3). Mehlich-3 did not relate to Ba accumulated in plants, suggesting it should not be used to predict Ba availability. The transfer coefficients were specific to soils and plants and are therefore not recommended for direct use in risk assessment models without taking soil properties and group of plants into account.

SOIL FUNGISTASIS AGAINST FUSARIUM GRAMINEARUM UNDER DIFFERENT CROP MANAGEMENT SYSTEMS

Soil management, in terms of tillage and cropping systems, strongly influences the biological properties of soil involved in the suppression of plant diseases. Fungistasis mediated by soil microbiota is an important component of disease-suppressive soils. We evaluated the influence of different management systems on fungistasis against Fusarium graminearum, the relationship of fungistasis to the bacterial profile of the soil, and the possible mechanisms involved in this process. Samples were taken from a long-term experiment set up in a Paleudult soil under conventional tillage or no-tillage management and three cropping systems: black oat (Avena strigose L.) + vetch (Vicia sativa L.)/maize (Zea mays L.) + cowpea (Vigna sinensis L.), black oat/maize, and vetch/maize. Soil fungistasis was evaluated in terms of reduction of radial growth of F. graminearum, and bacterial diversity was assessed using ribosomal intergenic spacer analysis (RISA). A total of 120 bacterial isolates were obtained and evaluated for antibiosis, and production of volatile compounds and siderophores. No-tillage soil samples showed the highest level of F. graminearum fungistasis by sharply reducing the development of this pathogen. Of the cropping systems tested, the vetch + black oat/maize + cowpea system showed the highest fungistasis and the oat/maize system showed the lowest. The management system also affected the genetic profile of the bacteria isolated, with the systems from fungistatic soils showing greater similarity. Although there was no clear relationship between soil management and the characteristics of the bacterial isolates, we may conclude that antibiosis and the production of siderophores were the main mechanisms accounting for fungistasis.

INOCULATION AND ISOLATION OF PLANT GROWTH-PROMOTING BACTERIA IN MAIZE GROWN IN VITÓRIA DA CONQUISTA, BAHIA, BRAZIL

Maize is among the most important crops in the world. This plant species can be colonized by diazotrophic bacteria able to convert atmospheric N into ammonium under natural conditions. This study aimed to investigate the effect of inoculation of the diazotrophic bacterium Herbaspirillum seropedicae (ZAE94) and isolate new strains of plant growth-promoting bacteria in maize grown in Vitória da Conquista, Bahia, Brazil. The study was conducted in a greenhouse at the Experimental Area of the Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia. Inoculation was performed with peat substrate, with and without inoculation containing strain ZAE94 of H. seropedicae and four rates of N, in the form of ammonium sulfate (0, 60, 100, and 140 kg ha-1 N). After 45 days, plant height, dry matter accumulation in shoots, percentage of N, and total N (NTotal) were evaluated. The bacteria were isolated from root and shoot fragments of the absolute control; the technique of the most probable number and identification of bacteria were used. The new isolates were physiologically characterized for production of indole acetic acid (IAA) and nitrogenase activity. We obtained 30 isolates from maize plants. Inoculation with strain ZAE94 promoted an increase of 14.3 % in shoot dry mass and of 44.3 % in NTotal when associated with the rate 60 kg ha-1 N. The strains N11 and N13 performed best with regard to IAA production and J06, J08, J10, and N15 stood out in acetylene reduction activity, demonstrating potential for inoculation of maize.

ADUBAÇÃO FOSFATADA E COMPACTAÇÃO DO SOLO: SISTEMA RADICULAR DA SOJA E DO MILHO E ATRIBUTOS FÍSICOS DO SOLO

Associadas aos benefícios no solo da semeadura direta, podem ocorrer a formação de gradiente vertical de fertilidade e a de uma camada compactada provocada pelo intenso tráfego de máquinas agrícolas, podendo modificar o crescimento radicular das culturas. O objetivo deste trabalho foi avaliar as doses e formas de aplicação da adubação fosfatada e a compactação do solo pelo tráfego de máquinas nos atributos físicos e no sistema radicular da soja e do milho nas condições da Chapada dos Parecis, MT. O estudo foi realizado em Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico argiloso em delineamento em blocos casualizados, no esquema fatorial 2 × 4 × 4 e três repetições, sendo duas formas de adubação fosfatada (a lanço e no sulco), quatro doses de P2O5 (0, 50, 100 e 150 kg ha-1) e quatro níveis de compactação (PT0, PT2, PT4 e PT8 – semeadura direta com compactação induzida por tráfego de trator em zero, duas, quatro e oito passadas, respectivamente). O tráfego de máquinas ocasionou compactação do solo em semeadura direta, aumentando a densidade do solo (Ds) e resistência do solo à penetração (RSP) e reduzindo a macroporosidade e porosidade total, sem efeito da adubação fosfatada. A resposta das espécies à forma de adubação fosfatada foi diferenciada, não apresentando influência no crescimento radicular da soja. No milho, quando fornecida a lanço proporcionou maior área de raízes na camada de 0,00-0,05 m; e, quando no sulco, foram observadas entre as camadas menores diferenças na área radicular. Nas camadas de 0,05-0,10 e 0,10-0,20 m, a RSP de 1,48 e 1,84 MPa (Us = 0,28 m3 m-3) e Ds de 1,32 e 1,35 kg dm-3, respectivamente, proporcionaram redução de 19 e 27 % no diâmetro médio das raízes do milho e aumento de 110 e 49 % no diâmetro das raízes da soja.

EFFECT OF SOIL TILLAGE AND PLANT RESIDUE ON SURFACE ROUGHNESS OF AN OXISOL UNDER SIMULATED RAIN

Surface roughness of the soil is formed by mechanical tillage and is also influenced by the kind and amount of plant residue, among other factors. Its persistence over time mainly depends on the fundamental characteristics of rain and soil type. However, few studies have been developed to evaluate these factors in Latossolos (Oxisols). In this study, we evaluated the effect of soil tillage and of amounts of plant residue on surface roughness of an Oxisol under simulated rain. Treatments consisted of the combination of the tillage systems of no-tillage (NT), conventional tillage (CT), and minimum tillage (MT) with rates of plant residue of 0, 1, and 2 Mg ha-1 of oats (Avena strigosa Schreb) and 0, 3, and 6 Mg ha-1 of maize (Zea mays L.). Seven simulated rains were applied on each experimental plot, with intensity of 60±2 mm h-1 and duration of 1 h at weekly intervals. The values of the random roughness index ranged from 2.94 to 17.71 mm in oats, and from 5.91 to 20.37 mm in maize, showing that CT and MT are effective in increasing soil surface roughness. It was seen that soil tillage operations carried out with the chisel plow and the leveling disk harrow are more effective in increasing soil roughness than those carried out with the heavy disk harrow and leveling disk harrow. The roughness index of the soil surface decreases exponentially with the increase in the rainfall volume applied under conditions of no tillage without soil cover, conventional tillage, and minimum tillage. The oat and maize crop residue present on the soil surface is effective in maintaining the roughness of the soil surface under no-tillage.

FONTES ESTABILIZADAS DE NITROGÊNIO COMO ALTERNATIVA PARA AUMENTAR O RENDIMENTO DE GRÃOS E A EFICIÊNCIA DE USO DO NITROGÊNIO PELO MILHO

A utilização de fontes estabilizadas de N, a partir dos mecanismos de inibição da enzima urease e de inibidores da nitrificação do amônio, pode auxiliar na obtenção de maiores tetos produtivos, contribuindo para a sustentabilidade da atividade agrícola. Este trabalho foi conduzido com o objetivo de avaliar o efeito de diferentes fontes e doses de fertilizantes nitrogenados minerais sobre o rendimento de grãos e a eficiência de uso do N pelo milho. Fez-se o experimento no campo, no município de Lages, SC, onde foi implantado no delineamento de blocos casualizados, dispostos em parcelas subdivididas. Na parcela principal, foram avaliadas quatro doses de N em cobertura: 0, 70, 140 e 280 kg ha-1, equivalentes a 0, 25, 50 e 100 % da dose recomendada para obter 18.000 kg ha-1 de grãos. Para cada dose, foram testadas, nas subparcelas, quatro fontes de N mineral: nitrato de amônio, ureia comum, ureia com inibidor da enzima urease e ureia com inibidor da nitrificação do amônio. O experimento foi implantado nos dias 31/10/2011 e 28/10/2012, no sistema de semeadura direta. O híbrido utilizado foi o P30R50H, semeado na densidade de 90.000 plantas ha-1 e espaçamento entrelinhas de 70 cm. As características agronômicas como teor percentual de N foliar, índice do teor relativo de clorofila e rendimento de grãos aumentaram linearmente com a elevação das doses de N em cobertura; porém, não foram influenciadas pelas fontes de adubação nitrogenada. A eficiência de uso do N diminuiu com o incremento das doses de N em cobertura no primeiro ano de execução do trabalho. Não houve diferenças entre as quatro fontes, quanto à eficiência de uso do N. A utilização da ureia contendo inibidor da enzima urease e da nitrificação de amônio não aumentou o rendimento de grãos do milho e nem melhorou a eficiência de uso do N, em relação aos fertilizantes nitrogenados convencionais (ureia comum e nitrato de amônio).

DESEMPENHO AGRONÔMICO DO MILHO EM RAZÃO DO TRATAMENTO DE SEMENTES COMAZOSPIRILLUMSP. E DA APLICAÇÃO DE DOSES DE NITROGÊNIO MINERAL

A utilização de bactérias diazotróficas pode auxiliar a alcançar maiores produtividades e reduzir os impactos ambientais decorrentes da utilização de fertilizantes nitrogenados. Este trabalho foi conduzido com o objetivo de avaliar o efeito do tratamento de sementes com bactérias do gêneroAzospirillum e da aplicação de doses de N mineral sobre o desempenho agronômico do milho em diferentes níveis de manejo. O experimento foi conduzido no campo, na cidade de Lages, SC, durante os anos agrícolas de 2011/2012 e 2012/2013. Utilizou-se o delineamento experimental de blocos ao acaso dispostos em parcelas subsubdivididas. Na parcela principal, foram testados dois níveis de manejo, o médio, expectativa de produtividade de 8.000 kg ha-1; e o alto, expectativa de produtividade de 18.000 kg ha-1. Nas subparcelas, testaram-se quatro doses de N, equivalentes a 0; 0,5; 1; e 1,5 vez a dose recomendada pela Comissão Sul Brasileira de Química e Fertilidade do Solo para atingir a expectativa de produtividade prevista em cada nível de manejo. Nas subsubparcelas, avaliou-se o efeito do tratamento de sementes com Azospirillumsp. O rendimento de grãos variou de 8.344 a 16.947 kg ha-1 no nível de manejo alto e aumentou quadraticamente com o aumento das doses de N, tanto nas parcelas inoculadas quanto nas não inoculadas. No nível de manejo médio, os rendimentos oscilaram entre 5.986 e 9.684 kg ha-1, aumentaram linearmente com o incremento na dose de N nos tratamentos inoculados e não foram influenciados pela aplicação de N mineral nos tratamentos sem inoculação. Nos dois sistemas de manejo, a eficiência de uso do N diminuiu com o incremento na dose de N, tanto nas parcelas inoculadas quanto nas não inoculadas. Não houve diferenças significativas no rendimento de grãos dos tratamentos com e sem inoculação, independentemente do sistema de manejo e da dose de N. Portanto, o tratamento de sementes com Azospirillumsp. não melhorou o desempenho agronômico do milho.

DECOMPOSIÇÃO DE RESÍDUOS DE CULTURAS E MINERALIZAÇÃO DE NUTRIENTES EM SOLO COM DIFERENTES TEXTURAS

RESUMO A sustentabilidade dos sistemas conservacionistas de produção agrícola está intimamente ligada ao retorno dos nutrientes ao solo, por meio da decomposição dos resíduos vegetais. O objetivo deste estudo foi avaliar a decomposição de resíduos culturais e a mineralização de nutrientes em solos com diferentes texturas ao longo de 175 dias de incubação. Os tratamentos consistiram em fatorial 6 x 4 x 5, inicialmente composto por seis tratamentos, sendo quatro resíduos culturais: milho, braquiária, feijão, estilosantes e dois controles, ambos sem resíduo e um com adição de fontes inorgânicas dos nutrientes; quatro diferentes texturas formadas a partir de um mesmo solo e cinco tempos de avaliação após o início da incubação: 0, 25, 75, 125 e 175 dias. Utilizou-se delineamento inteiramente casualizado, com quatro repetições. Ao longo do experimento, avaliaram-se a liberação de C-CO2, taxa de decomposição e cinética de mineralização do N, P, K, Ca, Mg, S, Zn e Cu dos resíduos. A textura do solo não influenciou a liberação de C-CO2, a massa seca remanescente e a mineralização dos nutrientes dos resíduos culturais. Os resíduos de estilosantes e de braquiária apresentaram maior liberação de C-CO2 e redução de massa seca que os demais resíduos. A mineralização do N, P e S ocorreu de forma inversa às relações C/N, C/P e C/S. A decomposição dos resíduos culturais foi regulada pelos teores de N e extrativos solúveis em água; e a mineralização de macronutrientes, pelos seus respectivos conteúdos iniciais nos resíduos.

MANAGEMENT OF IRRIGATION AND NITROGEN FERTILIZERS TO REDUCE AMMONIA VOLATILIZATION

ABSTRACT Nitrogen losses by ammonia (NH3) volatilization can be reduced by appropriate irrigation management or by alternative N sources, replacing urea. The objective of this study was to evaluate the efficiency of irrigation management and N source combinations in decreasing NH3 volatilization from an Argissolo Vermelho Distrófico típico cultivated for 28 years with black oat (Avena strigosa) and maize (Zea mays), under no-tillage in the region of Depressão Central, Rio Grande do Sul, Brazil. The experiment was arranged in a randomized block design with split plots with three replications, where the main plots consisted of irrigation systems: no irrigation; irrigation immediately before and irrigation immediately after fertilization. The subplots were treated with different N sources: urea, urea with urease inhibitor and slow-release fertilizer, at an N rate of 180 kg ha-1, broadcast over maize, plus a control treatment without N fertilization. Ammonia volatilization was assessed using semi-open static collectors for 1, 2, 4, 6, and 10 days after N fertilization. In general, more than 90 % of total NH3-N losses occurred until three days after N fertilization, with peaks up to 15.4 kg ha-1 d-1. The irrigation was efficient to reduce NH3 losses only when applied after N fertilization. However, reductions varied according to the N fertilizer, and were higher for urea (67 %) and slightly lower for urea with urease inhibitor (50 %) and slow-release fertilizer (40 %), compared with the mean of the treatments without irrigation and irrigation before fertilization. The use of urea with urease inhibitor instead of urea was only promising under volatilization-favorable conditions (no irrigation or irrigation before N fertilization). Compared to urea, slow-release fertilizer did not reduce ammonia volatilization in any of the rainfed or irrigated treatments.

Soil tillage affects the community structure of mycorrhizal fungi in maize roots

In this study we tested whether communities of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) colonizing the roots of maize (Zea mays L.) were affected by soil tillage practices (plowing, chiseling, and no-till) in a long-term field experiment carried out in Tanikon (Switzerland). AMF were identified in the roots using specific polymerase chain reaction (PCR) markers that had been developed for the AMF previously isolated from the soils of the studied site. A nested PCR procedure with primers of increased specificity (eukaryotic, then, fungal, then AMF species or. species-grouop specific) was used. Sequencing of amplified DNA confirmed that the DNA obtained from the maize roots was of AMF origin. Presence of particular AMF species or species-group was scored as a presence of a DNA product after PCR with specific primers. We also used single-strand conformation polymorphism analysis (SSCP), of amplified DNA samples to-check if the amplification of the DNA from maize roots matched the expected profile for a particular AMF isolate with a given specific primer pair. Presence of the genus Scutellospora, in maize roots was strongly reduced in plowed and chiseled soils. Fungi from the suborder Glomineae were more prevalent colonizers of maize roots growing in plowed soils, but were also present in the roots from other tillage treatments. These changes in community of AMF colonizing maize roots might be due to (1), the differences in tolerance to the tillage-induced disruption of the hyphae among the different AMF species, (2) changes in nutrient content of the soil, (3) changes in microbial activity, or (4) changes in weed populations in response to soil tillage. This is the first report on community composition of AMF in the roots of a field-grown crop plant (maize) as affected by soil tillage.

Desempenho de dois sistemas distribuidores de sementes utilizados em semeadoras de milho

O tratamento de sementes de milho (Zea mays L.) com inseticidas altera a rugosidade da superfície das sementes, afetando o desempenho da semeadora, pela dificuldade de movimentá-las no depósito e também nos sistemas distribuidores, e a densidade de plantio. Determinou-se o efeito do tratamento com inseticidas ou grafite sobre o ângulo de repouso de sementes de milho, e avaliou-se o efeito da velocidade de deslocamento, do tratamento químico e com grafite das sementes, além da classificação por peneiras, no desempenho de dois sistemas distribuidores, de disco e de dedos prensores. Os testes foram realizados em uma bancada montada em laboratório com sementes classificadas em diferentes peneiras e submetidas a seis tratamentos, testadas em duas velocidades de deslocamento e em dois sistemas de distribuição de sementes. O delineamento utilizado foi em blocos casualizados, com três repetições. No sistema de dedos prensores, o uso do inseticida melhorou significativamente o desempenho da semeadora, ao contrário do verificado no sistema de disco. Com a adição de grafite, na dose de 4 g/kg de sementes, o desempenho voltou a ser o mesmo de antes do tratamento com a utilização de Semevin, e ligeiramente inferior com Furadan.

Determination of the critical period of weed control in corn using a thermal basis

Field studies were conducted over 3 years in southeast Buenos Aires, Argentina, to determine the critical period of weed control in maize (Zea mays L.). The treatments consisted of two different periods of weed interference, a critical weed-free period, and a critical time of weed removal. The Gompertz and logistic equations were fitted to relative yields representing the critical weed-free and the critical time of weed removal, respectively. Accumulated thermal units were used to describe each period of weed-free or weed removal. The critical weed-free period and the critical time of weed removal ranged from 222 to 416 and 128 to 261 accumulated thermal units respectively, to prevent yield losses of 2.5%. Weed biomass proved to be inverse to the crop yield for all the years studied. When weeds competed with the crop from emergence, a large increase in weed biomass was achieved 10 days after crop emergence. However, few weed seedlings emerged and prospered after the 5-6 leaf maize stage (10-20 days after emergence).

Efeitos de sistemas de cultivo na densidade e macroporosidade do solo e no desenvolvimento radicular do milho em latossolo roxo

Neste trabalho foram estudados os efeitos imediato e residual de dois sistemas de preparo na densidade e macroporosidade do solo e no desenvolvimento radicular do milho (Zea mays L.), em camadas estruturalmente estabilizadas de um Latossolo Roxo, mantido por longo período sob plantio direto de milho. Os efeitos imediatos das operações envolvendo a subsolagem e a aração e gradagem aumentaram, em menos de um ano agrícola, a macroporosidade da camada superficial desse solo bem como o potencial de desenvolvimento radicular. Nesses tratamentos e nos três primeiros anos agrícolas, a adoção contínua do sistema de plantio direto diminuiu a porosidade de aeração do solo e o potencial de desenvolvimento radicular do milho. Os benefícios da manutenção desse sistema conservacionista nos valores de macroporosidade e densidade na camada superficial do solo iniciaram-se no quarto ano agrícola. A partir daí aumentaram, atingindo no oitavo ano agrícola consecutivo valores semelhantes aos imediatamente obtidos após as operações mecânicas realizadas na instalação do experimento. As relações entre desenvolvimento radicular, densidade e macroporosidade do solo foram estabelecidas por equações bem como por classes de desenvolvimento radicular.