Responses of sugarcane, maize, and soybean to phosphorus and vesicular-arbuscular mycorrhizal fungi

The presence of vesicular-arbuscular mycorrhizal (VAM) fungi in long-term cane-growing fields associated with yield decline led to the supposition that VAM fungi may be responsible for the poor yields. A glasshouse trial was established to test the effectiveness of a species of VAM fungi, Glomus clarum, extracted from one of these North Queensland fields on the growth of sugarcane (Saccharum interspecific hybrid), maize (Zea mays), and soybean (Glycine max) for 6 phosphorus (P) rates (0, 2.7, 8.2, 25, 74, 222 mg/kg). For maize and soybean plants that received VAM (+ VAM), root colonisation was associated with enhanced P uptake, improved dry weight (DW) production, and higher index tissue-P concentrations than those without VAM (-VAM). By comparing DW responses of maize and soybean for different P rates, savings in fertiliser P of up to 160 and 213 kg/ha, respectively, were realised. Sugarcane plants were generally less responsive. Apart from a 30% DW increase with VAM when 2.7 mg P/kg was added, DW of +VAM plants was equivalent to, or worse than in the case of 222 mg P/kg, DW of -VAM plants. For all 3 host species, colonisation was least at the highest P application, presumably from excessive P within the plant tissue. Critical P concentrations for the 3 host species were below those reported elsewhere, and for soybean and sugarcane, the critical concentration for +VAM plants was lower than that of -VAM plants. There are 3 implications that arise from this study. First, VAM fungi present in cane-growing soils can promote the growth of maize and soybean, which are potential rotation crops, over a range of P levels. Second, the mycorrhizal strain taken from this site did not generally contribute to a yield decline in sugarcane plants. Third, application of P fertiliser is not necessary for sugarcane when acid-extractable P is

Nitrogen-tixing and vesicular-arbuscular mycorrhizal symbioses in some tropical legume trees of tribe Mimoseae

Response to mineral fertilization and inoculation with rhizobia and/or arbuscular mycorrhiza fungi (AMF) of the Anadenanthera colubrina, Mimosa bimucronata and Parapiptadenia rigida (Leguminosae-Mimosoideae) native trees from Brazilian riparian forests, were studied in nursery conditions. Each species was submitted to seven treatments, varying nitrogen and phosphorous fertilization and inoculation with rhizobia (r), mycorrhiza (m) or both (rm): NP, P, P + r, P + rm, N, N + m and N + rm. Results showed that AMF inoculations did not enhance the mycorrhizal colonization, and P uptake was not sufficient to sustain good growth of plants. The level of P mineral added affected negatively the AMF colonization in A. colubrina and M. bimucronata, but not in P. rigida. Native fungi infected the three legume hosts. The absence of mineral N limited growth of A. colubrina and P. rigida, but in M. bimucronata the lack of N was corrected by biological nitrogen fixation. N mineral added inhibited the nodulation, although spontaneous nodulation had occurred in A. colubrina and M. bimucronata. Rhizobia inoculation enhanced the number of nodules, nitrogenase activity and leghemoglobin content of these two species. Thus, the extent of rhizobial and mycorrhizal symbiosis in these species under nursery conditions can affect growth and consequently the post-planting success. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Efeito do fósforo e da micorriza sobre o crescimento e a absorção de nutrientes por mudas de seringueira (Hevea brasiliensis Muell Arg.).

Avaliaram-se os efeitos da micorriza vesicular-arbuscular e das doses de fósforo sobre o crescimento e a absorção de nutrientes em mudas de seringueira, em casa-de-vegetação. Os tratamentos constaram de três doses de fósforo: 0,9; 1,8 e 2,7 g de P2O5/planta, tendo como fonte o superfosfato triplo, e dois tratamentos de inoculação: não-inoculado e inoculado com Gigaspora margarita, ambos em solo não-esterilizado. Os parâmetros analisados foram infecção radicular, altura das plantas, diâmetro do caule, peso da matéria seca da parte aérea, teor foliar e absorção de N, P, K, Ca, Mg, S, B, Fe, Mn e Zn em materiais coletados nove meses após a instalação do experimento. A aplicação da dose de 2,7 g de P2O5/planta favoreceu a infecção radicular e 2,7 g dc P2O5/planta. O fornecimento de B ao solo, na concentração de 1 mg/kg, induziu níveis do toxicidade nas plantas.

Ocorrência de fungos micorrízicos arbusculares em áreas revegetadas após mineração de bauxita em Porto Trombetas, Pará

O objetivo deste trabalho foi avaliar a composição e a diversidade de fungos micorrízicos arbusculares (FMA) em áreas em processo de revegetação na região de Porto Trombetas, PA. Coletaram-se amostras compostas de solo em revegetação com 2, 4, 6, 12 e 16 anos, em subsolo exposto sem vegetação e em floresta primária, nos meses de agosto de 1998 (estação seca) e abril de 1999 (estação chuvosa). Os esporos de FMA foram extraídos e identificados taxonomicamente. Analisou-se a densidade relativa, a freqüência de cada espécie e os índices de Shannon-Wiener e de Simpson. Os resultados indicaram que a densidade de esporos de FMA não diferiu significativamente em razão da estação do ano. O número de espécies foi maior no período seco, na floresta primária e na área revegetada aos 2 anos de idade. Entre as espécies de FMA recuperadas, Glomus macrocarpum e Acaulospora mellea foram as que apresentaram maior ocorrência. A diversidade de espécies de FMA foi mais alta e a dominância de espécies foi mais baixa na área revegetada com 2 anos de idade. O retorno do horizonte superficial orgânico com o plantio de mudas micorrizadas é uma prática eficiente para a produção de esporos em subsolo resultante da mineração de bauxita.

Different arbuscular mycorrhizal fungi alter coexistence and resource distribution between co-occurring plants

It is often thought that the coexistence of plants and plant diversity is determined by resource heterogeneity of the abiotic environment. However, the presence and heterogeneity of biotic plant resources, such as arbuscular mycorrhizal fungi (AMF), could also affect plant species coexistence. In this study, Brachypodium pinnatum and Prunella vulgaris were grown together in pots and biotic resource heterogeneity was simulated by inoculating these pots with one of three different AMF taxa, with a mixture of these three taxa, or pots remained uninoculated. The AMF acted as biotic plant resources since the biomass of plants in pots inoculated with AMF was on average 11.8 times higher than uninoculated pots. The way in which the two plant species coexisted, and the distribution of phosphorus and nitrogen between the plant species, varied strongly depending on which AMF were present. The results showed that the composition of AMF communities determines how plant species coexist and to which plant species nutrients are allocated. Biotic plant resources such as AMF should therefore be considered as one of the factors that determine how plant species coexist and how soil resources are distributed among co-occurring plant species.

High coffee population density to improve fertility of an oxisol

The objective of this work was to evaluate the effect of coffee (Coffea arabica L.) population densities on the chemical and microbiological properties of an Oxisol. The work was carried out on soil samples of 0-20 cm depth originated from an experimental site which had been used for coffee tree spacing studies during 15 years, in Paraná State, Brazil. Eight coffee tree populations were evaluated: 7143, 3571, 2381, 1786, 1429, 1190, 1020, and 893 trees/ha. Increasing plant population increased soil pH, exchangeable Ca, Mg, K, extractable P, organic carbon, moisture content and coffee root colonization by vesicular arbuscular mycorrhizal fungi, and decreased exchangeable Al and microbial biomass. Such results were attributed to better erosion control, improved plant residue management and nutrient cycling, and decreased leaching losses. Increasing coffee tree population per unit of area has shown to be an important reclamation recuperation strategy for improving fertility of the acid soils in Paraná, Brazil.

Inoculação micorrízica e aclimatização de dois porta-enxertos de macieira micropropagados

A micropropagação e a inoculação de fungos micorrízicos arbusculares (FMA) podem melhorar a qualidade de mudas produzidas comercialmente. Essas técnicas permitem a produção de plantas homogêneas e de alta qualidade em curtos períodos de tempo, mas isso exige o conhecimento da interação entre fungos e plantas, substratos e técnicas de aclimatização e inoculação. Foi realizado um estudo em condições controladas a fim de desenvolver procedimentos para aclimatizar e inocular FMA nos porta-enxertos de macieira (Malus spp.) Marubakaido, vigoroso e com forte sistema radicular, e M.9, nanizante e com sistema radicular pouco desenvolvido. Plantas oriundas de micropropagação foram imersas em ácido indolebutírico (5miM) e transferidas para substrato à base de solo, a fim de serem enraizadas ex vitro. Antes ou após o enraizamento, inoculou-se uma mistura de isolados de Scutellospora pellucida, Glomus etunicatum e Glomus sp. A fase de enraizamento durou 21 dias, e após 51 e 81 dias avaliaram-se colonização micorrízica, altura, peso da matéria fresca e seca da parte aérea e relação entre raiz e parte aérea das plantas. A colonização micorrízica variou entre 50% e 70% para ambos porta-enxertos, tendo efeito positivo sobre o crescimento do porta-enxerto Marubakaido, enquanto o porta-enxerto M.9 teve seu desenvolvimento inibido pela presença dos FMA.

Sistema radicular de porta-enxertos micropropagados de macieira colonizados com fungos micorrízicos arbusculares

A arquitetura do sistema radicular tem implicações na capacidade da planta de obter nutrientes e água do solo; aspecto, este, não muito considerado nos estudos de desenvolvimento vegetal. O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento do sistema radicular de dois porta-enxertos micropropagados de macieira (Malus spp.), em razão da associação micorrízica. Foram utilizados um porta-enxerto vigoroso e com grande capacidade de enraizamento (Marubakaido) e outro ananicante e com sistema radicular pouco desenvolvido (M.9). As plantas oriundas de micropropagação foram transferidas para substrato à base de solo, a fim de serem enraizadas ex vitro. Antes ou após o enraizamento, inoculou-se uma mistura de três isolados de fungos micorrízicos arbusculares ou um filtrado com a biota não-micorrízica do inoculante. Aos 51 e 81 dias, avaliaram-se o número e o comprimento de eixos radiculares e das raízes de ordem 1, 2, 3 e 4. A inoculação micorrízica antes do enraizamento aumentou o número e o comprimento de raízes do porta-enxerto Marubakaido, porém, o portaenxerto M.9 teve o número e o comprimento de raízes diminuído quando a inoculação micorrízica ocorreu antes da fase de enraizamento.

Influência de fungos micorrízicos arbusculares associa- dos ou não a Fusarium oxysporum Schecht. sobre plantas de alecrim (Rosmarinus officinalis L.) e manjericão (Ocimum basilicum L.)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Do fungal pathogens drive density-dependent mortality in established seedlings of two dominant African rain forest trees?

Where one or a few tree species reach local high abundance, different ecological factors may variously facilitate or hinder their regeneration. Plant pathogens are thought to be one of those possible agents which drive intraspecific density-dependent mortality of tree seedlings in tropical forests. Experimental evidence for this is scarce, however. In an African rain forest at Korup, we manipulated the density of recently established seedlings (~5–8 wk old; low vs. high-density) of two dominant species of contrasting recruitment potential, and altered their exposure to pathogens using a broad-spectrum fungicide. Seedling mortality of the abundantly recruiting subcanopy tree Oubanguia alata was strongly density-dependent after 7 mo, yet fungicide-treated seedlings had slightly higher mortality than controls. By contrast, seedling mortality of the poorly recruiting large canopy-emergent tree Microberlinia bisulcata was unaffected by density or fungicide. Ectomycorrhizal colonization of M. bisulcata was not affected by density or fungicide either. For O. alata, adverse effects of fungicide on its vesicular arbuscular mycorrhizas may have offset any possible benefit of pathogen removal. We tentatively conclude that fungal pathogens are not a likely major cause of density dependence in O. alata, or of early post-establishment mortality in M. bisulcata. They do not explain the latter's currently very low recruitment rate at Korup.

Nitrogen transfer within and between plants through common mycorrhizal networks (CMNs)

Mycorthizae play a critical role in nutrient capture from soils. Arbuscular mycorrhizae (AM) and ectomycorrhizae (EM) are the most important mycorrhizae in agricultural and natural ecosystems. AM and EM fungi use inorganic NH4+ and NO3-, and most EM fungi are capable of using organic nitrogen. The heavier stable isotope N-15 is discriminated against during biogeochemical and biochemical processes. Differences in N-15 (atom%) or delta(15)N (parts per thousand) provide nitrogen movement information in an experimental system. A range of 20 to 50% of one-way N-transfer has been observed from legumes to nonlegumes. Mycorrhizal fungal mycelia can extend from one plant's roots to another plant's roots to form common mycorrhizal networks (CMNs). Individual species, genera, even families of plants can be interconnected by CMNs. They are capable of facilitating nutrient uptake and flux. Nutrients such as carbon, nitrogen and phosphorus and other elements may then move via either AM or EM networks from plant to plant. Both N-15 labeling and N-15 natural abundance techniques have been employed to trace N movement between plants interconnected by AM or EM networks. Fine mesh (25similar to45 mum) has been used to separate root systems and allow only hyphal penetration and linkages but no root contact between plants. In many studies, nitrogen from N-2-fixing mycorrhizal plants transferred to non-N-2-fixing mycorrhizal plants (one-way N-transfer). In a few studies, N is also transferred from non-N-2-fixing mycorrhizal plants to N-2-fixing mycorrhizal plants (two-way N-transfer). There is controversy about whether N-transfer is direct through CMNs, or indirect through the soil. The lack of convincing data underlines the need for creative, careful experimental manipulations. Nitrogen is crucial to productivity in most terrestrial ecosystems, and there are potential benefits of management in soil-plant systems to enhance N-transfer. Thus, two-way N-transfer warrants further investigation with many species and under field conditions.

Interação de chumbo, da saturação por bases do solo e de micorriza arbuscular no crescimento e nutrição mineral da soja

Existem divergências sobre o efeito do fungo micorrízico arbuscular (FMA) na absorção de metais pesados pelas plantas. Isso pode ser atribuído não só às diferenças na disponibilidade do metal no solo, espécie de FMA e de planta, mas também às possíveis interações que ocorrem entre estes e os demais fatores ambientais. Realizou-se um experimento em casa de vegetação, com a finalidade de avaliar o efeito da inoculação de FMAe da saturação por bases do solo sobre o crescimento, nutrição e absorção de Pb em soja crescida em um Latossolo Vermelho-Amarelo. Os tratamentos consistiram de inoculação, ou não, de Glomus macrocarpum, duas doses de calcário, elevando a saturação por bases do solo a 63 e 82 %, e cinco doses de Pb (0; 7,5; 37,5; 150 e 300 mg dm-3), utilizando-se como fonte Pb(NO3)2. A inoculação do FMA aumentou a produção de matéria seca da parte aérea das plantas, as quais também apresentaram maiores teores de P e maiores quantidades acumuladas de P, Ca, Mg, Mn, Fe e Zn. A produção de matéria seca da soja micorrizada reduziu linearmente com o aumento da dose de Pb adicionada, em ambas as saturações por bases. No solo com menor V %, a colonização radicular pelo FMA diminuiu 40 % na maior dose de Pb adicionada, o teor de Pb na parte aérea da soja foi cinco vezes maior e as plantas micorrizadas apresentaram um teor de Pb 30 % menor do que as não micorrizadas. A adição de Pb afetou tanto o estabelecimento quanto o desempenho da simbiose. O FMA teve papel relevante na diminuição da concentração do Pb na parte aérea da soja, no solo com menor saturação por bases, conferindo tolerância à planta em uma condição de excesso de metal pesado no solo.

Micorriza arbuscular e nutrição fosfática na toxidez de zinco para a trema [Trema micrantha (L.) Blum.]

O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos de micorriza arbuscular, do estado nutricional de P da planta e de concentrações crescentes de P em solução nutritiva na toxidez de Zn para Trema micrantha (L.) Blum. Em um primeiro experimento, mudas de trema foram formadas em substrato que continha doses crescentes de P [0, 100, 200 e 400 mg dm-3 na forma de Ca(H2PO4)2] e um tratamento de inoculação com Glomus etunicatum (Ge). Após crescimento por 60 dias, as mudas foram transferidas para vasos com solução nutritiva de Clark, que continha 2, 75, 150 e 225 µmol L-1 de Zn, e mantidas por mais 40 dias, quando foram colhidas e avaliadas. Os efeitos do P na amenização da fitotoxidez de Zn foram avaliados em outro experimento, aplicando-se, simultaneamente e de forma combinada em solução, doses de P (0,07; 0,5; 1 e 2 mmol L-1 fornecido por diferentes fontes) e de Zn (2, 75, 150 e 225 µmol L-1 na forma de ZnSO4.7H2O), nas quais foram cultivadas mudas de trema por 40 dias. Houve acentuada inibição no crescimento e na colonização micorrízica da trema em doses elevadas de Zn em solução (150 e 225 µmol L-1). Constatou-se que a melhoria da nutrição fosfática reduziu a translocação do Zn das raízes para a parte aérea, mas isto, assim como a colonização micorrízica, não resultou em favorecimento do crescimento da planta em condições de excesso deste metal em solução. No segundo experimento, verificou-se que a elevação na concentração de P em solução nutritiva promoveu melhoria no estado nutricional de P, conferindo proteção à planta do excesso de Zn. Como a especiação química da solução indicou que a aplicação de P não interferiu, de modo significativo, nas formas de Zn em solução, os resultados indicam que a ação amenizante do P ocorre na planta, possivelmente reduzindo a translocação do Zn das raízes para a parte aérea.