镉、铅污染土壤的植物-微生物联合修复研究

植物－微生物联合修复是利用微生物作为植物修复重金属土壤的一种强化手段，在弥补单纯植物及微生物修复技术不足的同时，利用植物和微生物的共存体系提高植物修复效率。本研究考察了向日葵（Helianthus annuus L.），芥菜（Brassica juncea L.），紫花苜蓿（Medicago sativa L.）和蓖麻（Ricinus communis L.）对Cd、Pb的富集特征，并筛选出向日葵作为富集植物；探讨了向日葵根系分泌物在重金属胁迫下的变化；通过重金属耐受菌株与向日葵的配伍对Cd、Pb污染土壤进行联合修复，结果如下： 液体培养实验结果表明，四种植物对Cd、Pb富集能力明显不同，其中向日葵对两种重金属的提取效果较好。四种植物对重金属的富集量随着浓度的增加而增加，而富集系数随重金属浓度的增加而减小，转移系数同重金属浓度及地上部/地下部生物量比值呈现一定的相关性；Cd、Pb复合处理中，一种重金属的存在会在不同程度上影响植物对另一种重金属的吸收；此外，不同植物及重金属处理中根际区域的酸碱度及氧化还原电位呈现负相关性。 砂培实验结果表明，向日葵对重金属的富集规律基本同液体培养实验相似。富集系数与重金属浓度和培养时间呈现线性相关关系。复合处理中，当Cd和Pb在适当浓度比例时，向日葵可以增加对某一重金属的吸收效率。向日葵的根系分泌物组成因重金属的存在而明显减少，根系分泌物中的草酸、酒石酸、苹果酸、柠檬酸、乙酸及丁二酸含量随着不同浓度Cd、Pb而发生不规则变化。 在以根系分泌物作为唯一营养来源筛选重金属耐受菌株实验中，细菌和真菌对Cd及Pb的耐性及吸附效率不同。总体上看，微生物生物量随重金属浓度升高而降低，而重金属吸附量随浓度升高而增加，重金属复合毒性也减少了微生物对单一重金属的吸收；另外，培养基中酸碱度因微生物种类及重金属浓度而有所差异。 将筛选出的优势微生物与向日葵配伍处理Cd、Pb污染土壤的实验中，由于Cd、Pb污染模式及菌株种类的不同，微生物对向日葵吸收重金属的强化效果呈现很大差异，其中真菌对植物吸收重金属的强化能力较细菌强；同时，根系分泌物中6种有机酸的含量在不同处理中变化较大；在处理单一Cd或Pb污染的时候选用菌株B1、F1或混合菌B1+B2、F1+F2、B2+F1、B1+F2与向日葵配伍修复的效果较好；混合菌F1+F2、B1+F2、B2+F1的添加能较好的强化Cd、Pb复合污染中向日葵吸收重金属的能力。

Época de plantio de leguminosas para adubação verde, em relação ao milho, em plantio consorciado.

O trabalho objetiva definir a melhor época de plantio de Crotalaria juncea, feijão de porco (Canavalia ensiformis) e guandu (Cajanus cajan) em relação ao plantio do milho e seu efeito sobre a produção de grãos desta cultura sobre a produção de biomassa das leguminosas mais milho para adição ao solo como adubo verde.

Behavioural responses of the seven-spot ladybird Coccinella septempunctata to plant headspace chemicals collected from four crop Brassicas and Arabidopsis thaliana, infested with Myzus persicae

1 Insects using olfactory stimuli to forage for prey/hosts are proposed to encounter a ‘reliability–detectability problem’, where the usability of a stimulus depends on its reliability as an indicator of herbivore presence and its detectability. 2 We investigated this theory using the responses of female seven-spot ladybirds Coccinella septempunctata (Coleoptera: Coccinellidae) to plant headspace chemicals collected from the peach-potato aphid Myzus persicae and four commercially available Brassica cultivars; Brassica rapa L. cultivar ‘turnip purple top’, Brassica juncea L. cultivar ‘red giant mustard’, Brassica napus L. cultivar ‘Apex’, Brassica napus L. cultivar ‘Courage’ and Arabidopsis thaliana. For each cultivar/species, responses to plants that were undamaged, previously infested by M. persicae and infested with M. persicae, were investigated using dual-choice Petri dish bioassays and circular arenas. 3 There was no evidence that ladybirds responded to headspace chemicals from aphids alone. Ladybirds significantly preferred headspace chemicals from B. napus cv. Apex that were undamaged compared with those from plants infested with aphids. For the other four species/cultivars, there was a consistent trend of the predators being recorded more often in the half of the Petri dish containing plant headspace chemicals from previously damaged and infested plants compared with those from undamaged ones. Furthermore, the mean distance ladybirds walked to reach aphid-infested A. thaliana was significantly shorter than to reach undamaged plants. These results suggest that aphid-induced plant chemicals could act as an arrestment or possibly an attractant stimulus to C. septempunctata. However, it is also possible that C. septempunctata could have been responding to aphid products, such as honeydew, transferred to the previously damaged and infested plants. 4 The results provide evidence to support the ‘reliability–detectability’ theory and suggest that the effectiveness of C. septempunctata as a natural enemy of aphids may be strongly affected by which species and cultivar of Brassica are being grown.

Adubação nitrogenada para milho com o uso de plantas de cobertura e modos de aplicação de calcário

O sistema plantio direto (SPD) é uma realidade na região dos Cerrados, mas alguns questionamentos persistem nesse tipo de manejo como o modo de realização da calagem e a dose de nitrogênio (N) a ser adotada em cultura comercial, em relação às culturas precedentes. Desse modo, objetivou-se avaliar modos de aplicar o calcário na implantação do SPD e o efeito de culturas de cobertura precedentes sobre a necessidade de adubação nitrogenada da cultura do milho, durante diferentes anos agrícolas. O delineamento experimental utilizado foi de blocos casualizados, em esquema fatorial 5 x 2 (modos de aplicação do calcário x culturas de cobertura) e posterior divisão em três subparcelas, referentes às doses de N (0, 90 e 180 kg ha-1). Foram avaliados quatro modos de aplicação de calcário: incorporado a 0-0,2 m, em out./2001; dose total em superfície aplicada, em out./2001; aplicação de 1/2 da dose, em out./2001, e 1/2, em ago./2002, na superfície; e aplicação de 1/3 da dose recomendada, em mar./2001, + 1/3, em out./2001, e 1/3, em ago./2002, também em superfície. Além de um tratamento testemunha (sem calcário) e duas culturas de cobertura, crotalária e milheto. Os diferentes modos de calagem não alteraram a produtividade de grãos de milho. O cultivo de milho após crotalária apresentou melhor desempenho e menor demanda de adubação nitrogenada, quando comparado ao cultivado após milheto.

Colheita mecanizada e perdas quantitativas de sementes de crotalária

In mechanized harvesting of seeds can occur losses, which reduce productivity, decrease the profitability and can do serious damage to the producer. The objective of this work was to evaluate the quantitative seed losses of Crotalaria juncea depending on the harvester speed and the rotation of the threshing cylinder. The experiment was conducted in the area of Education, Research and Production Unesp/Jaboticabal, using a entirely casualized design on factorial away 2x3, with two-speed displacement of the machine (1.8 and 3.2 km h(-1)) and three rotations of threshing cylinder (750, 800 and 850 rpm), with 4 repetitions. It was concluded that the measures relating to the development of the plants showed homogeneous behavior, indicating little dispersion of the data. It was observed that the rate of displacement of the harvester and rotation of the drum track not affected the losses in the plataform of cutting. The largest losses of crotalaria seeds occurred on the plataform of cutting the harvester machine, in the form of pods not harvested. It was observed that the total losses in the harvest of crotalaria seed were high, and the losses in pods on the soil, responsible for almost all the losses encountered.

Automated system of seedling image analysis (SVIS) and electrical conductivity to assess sun hemp seed vigor

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Produção de milho em plantio direto com adubação nitrogenada e cobertura do solo na pré-safra

A utilização de plantas de cobertura de solo em pré-safra é uma alternativa para fornecer nitrogênio (N) ao milho e viabilizar o sistema plantio direto nas Regiões Sudeste, Centro-Oeste, Norte e Nordeste, com inverno seco. Este estudo teve o objetivo de avaliar o efeito de doses de N e de espécies de plantas de cobertura, cultivadas em pré-safra, no fornecimento de N e na produtividade de milho em plantio direto. O delineamento experimental foi de blocos ao acaso, com parcelas subdivididas e quatro repetições. O estudo foi desenvolvido de 2000 a 2003. Os tratamentos principais foram constituídos de quatro sistemas de uso e manejo: milho em plantio direto após crotalária (PDcrot); milho em plantio direto após braquiária no primeiro ano e lablab nos dois últimos (PDlab); milho em plantio direto após milheto (PDmil); milho em plantio convencional após pousio (PC); e os secundários de três doses de N em cobertura para o milho (0, 60 e 120 kg ha-1). Foram avaliados, no milho, massa da matéria seca da parte aérea, produtividade de grãos, N acumulado e eficiência de utilização do N. A maior eficiência de utilização do N pelas plantas de milho ocorreu nos sistemas de plantio direto e crotalária em pré-safra e plantio convencional após pousio, que não diferiu entre os dois sistemas e foram superiores à dos sistemas de plantio direto em que foram utilizados lablab e milheto em pré-safra, que também não diferiram entre si. A máxima produtividade de grãos de milho foi de 7.259; 7.234; 6.723 e 6.461 kg ha-1, nas doses de N de 97,1; 120,0; 87,8 e 96,1 kg ha-1 nos sistemas plantio direto e crotalária, plantio convencional, plantio direto e lablab, e plantio direto e milheto em pré-safra, respectivamente (média dos três anos). No cultivo de milho em sistema de plantio direto a utilização de crotalária proporcionou maior produtividade em relação ao milheto e lablab em pré-safra.

Atributos físicos do solo e produtividade de milho em resposta a culturas de pré-safra

O objetivo deste trabalho foi avaliar os atributos físicos de um Latossolo Vermelho distrófico argiloso e a produtividade de milho em sistemas de manejo que incluem plantas de cobertura cultivadas em pré-safra (setembro a novembro). Foram utilizadas, durante quatro anos, as seguintes plantas de cobertura: crotalária (Crotalaria juncea); milheto (Pennisetum americanum sin. tiphoydes); lab-lab (Dolichus lablab) em sistema de semeadura direta; e pousio cultivado em sistema de preparo convencional, antecedendo o cultivo de milho. O delineamento experimental foi de blocos ao acaso com parcelas subdivididas e quatro repetições. Amostras de solo indeformadas foram coletadas para determinações físicas e avaliou-se a produtividade de milho em área de 22,5 m². As plantas de cobertura no sistema de semeadura direta promoveram maior estabilidade de agregados e maior densidade do solo na camada superficial, sem alteração do conteúdo de água disponível às plantas. A utilização de lab-lab, em pré-safra, promoveu a menor produtividade de milho. A utilização de plantas de cobertura em pré-safra no sistema de semeadura direta de milho é viável no Estado de São Paulo.

Efeito da sucessão com leguminosas sob diferentes níveis de calagem no desenvolvimento e micorrização do trigo

Estudou-se, em areia quartzosa, em Assis (SP), a influência da calagem e de leguminosas para adubação verde sobre o desenvolvimento e micorrização do trigo. Verificou-se o efeito do pousio, do cultivo da soja e dos adubos verdes Crotalaria paulina, Crotalaria juncea e mucuna-preta (Stizolobium aterrimum), e da dosagem de calcário 0, 2 e 4 t/ha sobre os seguintes fatores: massa das raízes e da parte aérea e produtividade de grãos de trigo; teores de fósforo no solo e na folha-bandeira; percentagem de colonização e número de esporos de fungos micorrízicos no solo. A percentagem do sistema radicular do trigo, colonizado por fungos micorrízicos arbusculares aos 21 dias da emergência, e a massa de matéria seca da parte aérea e de grãos foram maiores nos tratamentos com aplicação de calcário e nos cultivados com C. paulina. A colonização do sistema radicular por fungos micorrízicos arbusculares influenciou positivamente o desenvolvimento da parte aérea e a produção de grãos do trigo. O teor de fósforo no solo e a micorrização não correlacionaram com o estado nutricional da planta em relação ao fósforo.

Soil water retention and s index after crop rotation and chiseling

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Least limiting water range in soil under crop rotations and chiseling

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Lixiviação de potássio da palha de espécies de cobertura de solo de acordo com a quantidade de chuva aplicada

Os restos vegetais deixados na superfície do solo em sistemas de semeadura direta, além de proteger o solo da erosão, constituem considerável reserva de nutrientes que podem ser disponibilizados para a cultura principal, subseqüente. Avaliou-se a lixiviação de K da palha de seis espécies vegetais com potencial de uso como plantas para cobertura do solo de acordo com a quantidade de chuva recebida após o manejo. Milheto (Pennisetum americanum, var. BN-2), sorgo de guiné (Sorghum vulgare), aveia preta (Avena strigosa), triticale (Triticum secale), crotalária juncea (Crotalaria juncea) e braquiária (Brachiaria decumbens) foram cultivados em vasos com terra, em casa de vegetação, em Botucatu (SP). Aos 45 dias da emergência, as plantas foram cortadas na altura do colo, secas em estufa e submetidas a chuvas simuladas de 4,4, 8,7, 17,4, 34,9 e 69,8 mm, considerando uma quantidade de palha equivalente a 8,0 t ha-1. A máxima retenção de água pela palha corresponde a uma lâmina de até 3,0 mm, independentemente da espécie, praticamente não ocorrendo lixiviação do potássio com chuvas da ordem de 5 mm. A máxima liberação de K por unidade de chuva ocorre com lâminas de até 20 mm, decrescendo a partir deste ponto. A quantidade de K liberado da palha logo após o manejo depende da espécie vegetal, não ultrapassando, no entanto, 24 kg ha-1 com chuvas da ordem de 70 mm, apresentando correlação positiva com a concentração do nutriente no tecido vegetal. O triticale e a aveia são mais eficientes na ciclagem do potássio.

Lixiviação de potássio da palha de plantas de cobertura em diferentes estádios de senescência após a dessecação química

O manejo químico de espécies de cobertura do solo é prática usual em sistemas de semeadura direta, e a mineralização de nutrientes dos restos vegetais deixados na superfície do solo pode ser intensificada pela ação da água da chuva ao longo da senescência das plantas submetidas ao herbicida. Avaliou-se a lixiviação de K da palha de seis espécies vegetais com potencial de uso como plantas de cobertura do solo, utilizando chuvas simulada em diferentes estádios após a dessecação química. Milheto (Pennisetum glaucum), sorgo de guiné (Sorghum vulgare), aveia preta (Avena strigosa), triticale (Triticum secale), crotalária juncea (Crotalaria juncea) e braquiária (Brachiaria decumbens) foram cultivados em vasos, em casa de vegetação, em Botucatu (SP). Aos 50 dias da emergência, as plantas foram manejadas com herbicida pós-emergente não-seletivo e submetidas à chuva simulada de 30 mm, aos 2, 4, 8 e 16 dias da dessecação, considerando uma quantidade de palha equivalente a 8,0 t ha-1 de matéria seca. As quantidades de K lixiviado das palhas aumentaram, à medida que o estado de senescência das plantas evoluiu após o manejo químico. No que diz respeito à nutrição potássica da cultura subseqüente, a palha do triticale apresentou-se como a melhor alternativa, uma vez que disponibilizou um montante de mais de 9 kg ha-1 de K até 16 dias após a dessecação química das plantas.

Agregados em um Latossolo sob sistema plantio direto e rotação de culturas

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Estabilidade de agregados do solo após manejo com rotações de culturas e escarificação

O objetivo desse trabalho foi avaliar, em solo compactado, a estabilidade dos agregados influenciada pelo cultivo de espécies de cobertura em esquema de rotações de culturas, em sistema de semeadura direta, mediante o efeito da escarificação mecânica. As rotações de culturas repetidas por três anos consecutivos envolveram o cultivo de triticale e girassol, no outono-inverno, associados ao cultivo de milheto, de sorgo forrageiro e de Crotalária júncea como plantas de cobertura, antecedendo o da soja (cultura de verão). No tratamento envolvendo a escarificação mecânica, a área permaneceu em pousio entre os cultivos de outono-inverno e de verão. O experimento foi realizado na Fazenda Experimental Lageado (Botucatu-SP), nos anos agrícolas de 2003/2004, 2004/2005 e 2005/2006. O delineamento experimental foi o de blocos ao acaso, com quatro repetições, em esquema de parcelas subdivididas. As amostras para a análise da estabilidade de agregados foram coletadas nas profundidades de 0 a 0,05 m e de 0,05 a 0,10 m após o manejo das plantas de cobertura em dezembro de 2003 e de 2005. Logo no primeiro ano de instalação do experimento, o cultivo de triticale resultou em maior porcentagem de agregados com mais de 2 mm, maior DMG e maior DMP na camada de 0 a 5 cm, além de maior DMP na camada de 0,05 a 0,10 m. Já a escarificação do solo e a ausência do cultivo de plantas de cobertura proporcionaram menor porcentagem de agregados maiores que 2 mm e menor DMP na camada de 0,05 a 0,10 m. A estabilidade dos agregados foi influenciada pela rotação de culturas, sendo maior na camada de 0 a 0,05 m e de 0,05 a 0,10 m quando o triticale foi introduzido como espécie de outono-inverno.