Soil phosphorus availability and uptake by mycorrhizal and non-mycorrhizal plants in an onion no-tillage system / Disponibilidade e absorção de fósforo no solo por plantas micorrízicas e não micorrízicas em sistema de plantio direto de cebola

Onion is an important vegetable crop, predominantly grown under conventional tillage system management. Alternatively, the vegetable no-tillage system uses cover crops to form a residue layer, which improves soil physical, chemical, and biological attributes. Aiming to understand the interaction of mycorrhizal and non-mycorrhizal cover crops, phosphatase activity, and soil phosphorus availability and uptake by plants, a no-tillage vegetable production system experiment with onion was carried out in Ituporanga, Southern Brazil. The treatments were black oats (Avena strigosa); rye (Secale cereale); oilseed radish (Raphanus sativus); rye + oilseed radish; black oats + oilseed radish, and a control with spontaneous plants. Additionally, two plots, a conventional tillage system area and a forest, both adjacent to the experiment, were evaluated. We measured cover crop biomass, onion yield, acid phosphatase activity, and resin-extracted phosphorus in the soil, shoot and root phosphorus content, and root colonization in cover crops, spontaneous plants, and onions. The treatments with cover crops had the highest plant biomass in winter and onion yield. Available soil phosphorus and acid phosphatase activity were higher in no-tillage plots than in the conventional tillage system area. The presence of non-mycorrhizal oilseed radish was associated with decreased colonization of rye and onion roots by arbuscular mycorrhizal fungi. No-tillage areas with cover crops or spontaneous plants in winter accumulated more phosphorus than conventional tillage system areas. The conventional tillage system showed adverse effects on most soil attributes, as shown by a Principal Component Analysis.

A cebola é uma importante cultura vegetal, cultivada predominantemente sob sistema de preparo convencional. Como alternativa, o sistema de plantio direto de hortaliças utiliza culturas de cobertura para formar uma camada de biomassa, o que melhora os atributos físicos, químicos e biológicos do solo. Com o objetivo de entender a interação de culturas de cobertura micorrízicas e não-micorrízicas, atividade da fosfatase ácida e disponibilidade e absorção de fósforo do solo pelas plantas, foi realizado um experimento em sistema de plantio direto de hortaliças com a cultura da cebola em Ituporanga, sul do Brasil. Os tratamentos foram: aveia preta (Avena strigosa); centeio (Secale cereale); nabo forrageiro (Raphanus sativus); centeio + nabo forrageiro; aveia preta + nabo forrageiro e um controle com vegetação espontânea. Além disso, duas outras parcelas, uma área em sistema de preparo convencional e uma floresta, ambas adjacentes ao experimento, foram avaliadas. Medimos a biomassa da cultura de cobertura, o rendimento de cebola, a atividade de fosfatase ácida e o fósforo extraído por resina no solo, bem como o conteúdo de fósforo da parte aérea e da raiz e a colonização das raízes em plantas de cobertura, plantas espontâneas e cebolas. Os tratamentos com plantas de cobertura apresentaram a maior biomassa de culturas de cobertura e rendimento de cebola. A atividade de fosfatase ácida e fósforo disponível no solo foram maiores nas parcelas de plantio direto do que na área convencional. A presença de nabo forrageiro, uma planta não micorrízica, foi associada a reduções na colonização de raízes de centeio e cebola por fungos micorrízicos arbusculares. As áreas de plantio direto com plantas de cobertura ou plantas espontâneas no inverno acumularam mais fósforo do que as áreas com preparo convencional. O sistema convencional de lavoura mostrou efeitos adversos para a maioria dos atributos do solo, como mostra a Análise de Componentes Principais.

Soil phosphorus availability and uptake by mycorrhizal and non-mycorrhizal plants in an onion no-tillage system / Disponibilidade e absorção de fósforo no solo por plantas micorrízicas e não micorrízicas em sistema de plantio direto de cebola

ABSTRACT: Onion is an important vegetable crop, predominantly grown under conventional tillage system management. Alternatively, the vegetable no-tillage system uses cover crops to form a residue layer, which improves soil physical, chemical, and biological attributes. Aiming to understand the interaction of mycorrhizal and non-mycorrhizal cover crops, phosphatase activity, and soil phosphorus availability and uptake by plants, a no-tillage vegetable production system experiment with onion was carried out in Ituporanga, Southern Brazil. The treatments were black oats (Avena strigosa); rye (Secale cereale); oilseed radish (Raphanus sativus); rye + oilseed radish; black oats + oilseed radish, and a control with spontaneous plants. Additionally, two plots, a conventional tillage system area and a forest, both adjacent to the experiment, were evaluated. We measured cover crop biomass, onion yield, acid phosphatase activity, and resin-extracted phosphorus in the soil, shoot and root phosphorus content, and root colonization in cover crops, spontaneous plants, and onions. The treatments with cover crops had the highest plant biomass in winter and onion yield. Available soil phosphorus and acid phosphatase activity were higher in no-tillage plots than in the conventional tillage system area. The presence of non-mycorrhizal oilseed radish was associated with decreased colonization of rye and onion roots by arbuscular mycorrhizal fungi. No-tillage areas with cover crops or spontaneous plants in winter accumulated more phosphorus than conventional tillage system areas. The conventional tillage system showed adverse effects on most soil attributes, as shown by a Principal Component Analysis.

RESUMO: A cebola é uma importante cultura vegetal, cultivada predominantemente sob sistema de preparo convencional. Como alternativa, o sistema de plantio direto de hortaliças utiliza culturas de cobertura para formar uma camada de biomassa, o que melhora os atributos físicos, químicos e biológicos do solo. Com o objetivo de entender a interação de culturas de cobertura micorrízicas e não-micorrízicas, atividade da fosfatase ácida e disponibilidade e absorção de fósforo do solo pelas plantas, foi realizado um experimento em sistema de plantio direto de hortaliças com a cultura da cebola em Ituporanga, sul do Brasil. Os tratamentos foram: aveia preta (Avena strigosa); centeio (Secale cereale); nabo forrageiro (Raphanus sativus); centeio + nabo forrageiro; aveia preta + nabo forrageiro e um controle com vegetação espontânea. Além disso, duas outras parcelas, uma área em sistema de preparo convencional e uma floresta, ambas adjacentes ao experimento, foram avaliadas. Medimos a biomassa da cultura de cobertura, o rendimento de cebola, a atividade de fosfatase ácida e o fósforo extraído por resina no solo, bem como o conteúdo de fósforo da parte aérea e da raiz e a colonização das raízes em plantas de cobertura, plantas espontâneas e cebolas. Os tratamentos com plantas de cobertura apresentaram a maior biomassa de culturas de cobertura e rendimento de cebola. A atividade de fosfatase ácida e fósforo disponível no solo foram maiores nas parcelas de plantio direto do que na área convencional. A presença de nabo forrageiro, uma planta não micorrízica, foi associada a reduções na colonização de raízes de centeio e cebola por fungos micorrízicos arbusculares. As áreas de plantio direto com plantas de cobertura ou plantas espontâneas no inverno acumularam mais fósforo do que as áreas com preparo convencional. O sistema convencional de lavoura mostrou efeitos adversos para a maioria dos atributos do solo, como mostra a Análise de Componentes Principais.

Soil phosphorus availability and uptake by mycorrhizal and non-mycorrhizal plants in an onion no-tillage system / Disponibilidade e absorção de fósforo no solo por plantas micorrízicas e não micorrízicas em sistema de plantio direto de cebola

Onion is an important vegetable crop, predominantly grown under conventional tillage system management. Alternatively, the vegetable no-tillage system uses cover crops to form a residue layer, which improves soil physical, chemical, and biological attributes. Aiming to understand the interaction of mycorrhizal and non-mycorrhizal cover crops, phosphatase activity, and soil phosphorus availability and uptake by plants, a no-tillage vegetable production system experiment with onion was carried out in Ituporanga, Southern Brazil. The treatments were black oats (Avena strigosa); rye (Secale cereale); oilseed radish (Raphanus sativus); rye + oilseed radish; black oats + oilseed radish, and a control with spontaneous plants. Additionally, two plots, a conventional tillage system area and a forest, both adjacent to the experiment, were evaluated. We measured cover crop biomass, onion yield, acid phosphatase activity, and resin-extracted phosphorus in the soil, shoot and root phosphorus content, and root colonization in cover crops, spontaneous plants, and onions. The treatments with cover crops had the highest plant biomass in winter and onion yield. Available soil phosphorus and acid phosphatase activity were higher in no-tillage plots than in the conventional tillage system area. The presence of non-mycorrhizal oilseed radish was associated with decreased colonization of rye and onion roots by arbuscular mycorrhizal fungi. No-tillage areas with cover crops or spontaneous plants in winter accumulated more phosphorus than conventional tillage system areas. The conventional tillage system showed adverse effects on most soil attributes, as shown by a Principal Component Analysis.(AU)

A cebola é uma importante cultura vegetal, cultivada predominantemente sob sistema de preparo convencional. Como alternativa, o sistema de plantio direto de hortaliças utiliza culturas de cobertura para formar uma camada de biomassa, o que melhora os atributos físicos, químicos e biológicos do solo. Com o objetivo de entender a interação de culturas de cobertura micorrízicas e não-micorrízicas, atividade da fosfatase ácida e disponibilidade e absorção de fósforo do solo pelas plantas, foi realizado um experimento em sistema de plantio direto de hortaliças com a cultura da cebola em Ituporanga, sul do Brasil. Os tratamentos foram: aveia preta (Avena strigosa); centeio (Secale cereale); nabo forrageiro (Raphanus sativus); centeio + nabo forrageiro; aveia preta + nabo forrageiro e um controle com vegetação espontânea. Além disso, duas outras parcelas, uma área em sistema de preparo convencional e uma floresta, ambas adjacentes ao experimento, foram avaliadas. Medimos a biomassa da cultura de cobertura, o rendimento de cebola, a atividade de fosfatase ácida e o fósforo extraído por resina no solo, bem como o conteúdo de fósforo da parte aérea e da raiz e a colonização das raízes em plantas de cobertura, plantas espontâneas e cebolas. Os tratamentos com plantas de cobertura apresentaram a maior biomassa de culturas de cobertura e rendimento de cebola. A atividade de fosfatase ácida e fósforo disponível no solo foram maiores nas parcelas de plantio direto do que na área convencional. A presença de nabo forrageiro, uma planta não micorrízica, foi associada a reduções na colonização de raízes de centeio e cebola por fungos micorrízicos arbusculares. As áreas de plantio direto com plantas de cobertura ou plantas espontâneas no inverno acumularam mais fósforo do que as áreas com preparo convencional. O sistema convencional de lavoura mostrou efeitos adversos para a maioria dos atributos do solo, como mostra a Análise de Componentes Principais.(AU)

Microbial activity in soil with onion grown in a no-tillage system with single or intercropped cover crops / Atividade microbiana em solo com cebola cultivada em sistema de plantio direto com plantas de cobertura solteiras ou consorciadas

Microbial biomass is a driving force in the dynamics of soil organic matter, and microbial activity is an indicator of soil quality in agroecosystems, reflecting changes in management practices and environmental conditions. We evaluated the effect of monoculture and intercropped winter cover crops on soil chemical attributes, microbial biomass carbon (MBC), basal respiration (BR), metabolic quotient (qCO2), urease, -glucosidase, and fluorescein diacetate (FDA) hydrolysis activity, as well as onion yield in a no-tillage system. Soil is a Typic Humudept, and treatments were control with spontaneous vegetation, barley, rye, oilseed radish (OR), OR + rye, and OR + barley. The soil was sampled (0-10 cm) five times between June and December. There were no differences among treatments for MBC and BR, and the highest values for those attributes occurred in June, when cover plants were in their initial stage. Although, qCO2 was not affected by any treatment, it varied among sampling periods, ranging from 0.62 to 10 µg C-CO2 mg-1 MBC h-1, indicating a low- or no stress environment. Cover crops had little influence on enzyme activity, but FDA was lowered in areas with single crops of barley and rye. Average onion yield in cover crops treatments was 13.01 (Mg ha-1), 30-40% higher than in the control treatment.(AU)

A biomassa microbiana é determinante na dinâmica da matéria orgânica do solo e sua atividade é um indicador de qualidade do solo em agroecossistemas, refletindo mudanças em práticas de manejo e em condições ambientais. Avaliou-se o efeito de culturas de cobertura de inverno, solteiras ou consorciadas, sobre atributos químicos do solo, carbono da biomassa microbiana (CBM), respiração basal (RB), quociente metabólico (qCO2) e atividade das enzimas urease, -glucosidase e FDA, bem como o rendimento da cebola em um sistema de plantio direto. O solo é um Cambissolo Húmico alumínico, os tratamentos foram testemunha com vegetação espontânea, cevada, centeio, nabo forrageiro (NF), NF + centeio e NF + cevada. Realizaram-se cinco coletas de amostras de solo (0-10 cm) entre junho a dezembro. Não houve diferenças entre os tratamentos para CBM e RB, e os maiores valores para esses atributos ocorreram em junho, quando as plantas de cobertura estavam em seu estágio inicial. Embora o qCO2 não tenha sido afetado por nenhum tratamento, ele variou entre os períodos de amostragem, com valores entre 0,62 e 10 µg de C-CO2 mg-1 MBC h-1, indicando um ambiente de baixo ou nenhum estresse. As culturas de cobertura tiveram pouca influência na atividade enzimática, mas o FDA foi reduzido em áreas com cultivos solteiros de cevada ou centeio. O rendimento médio de cebola nos tratamentos com culturas de cobertura foi de 13,01 (Mg ha-1), mais alto que no tratamento controle.(AU)

Matéria seca de plantas de cobertura, produção de cebola e atributos químicos do solo em sistema plantio direto agroecológico

The cultivation and deposition of waste from cover crops in no-tillage can affect soil chemical attributes and onion yield. The aim of this study was to evaluate the dry matter yield of plant species from winter cover crops, onion yield and chemical attributes of soil in agroecological no-tillage system. The experiment was carried out at EPAGRI Experimental Station in Ituporanga (SC) under Humic Haplumbrept in the agricultural years of 2010 and 2011. The following treatments was implanted in April: weed vegetation (T1), Hordeum vulgare L. (2010)/Avena strigosa L. (2011) (T2), Secale cereale L. (T3), Raphanus sativus L. (T4), Secale cereale L + Raphanus sativus L. (T5) e Hordeum vulgare L. (2010)/Avena strigosa L. (2011) + Raphanus sativus L. (T6). At 60, 80 and 95 days after sowing (DAS) of winter species, the cover crops were collected to determine the dry matter yield. In July the onion seedlings were transplanted and in November the yield was evaluated. After the rolling of winter cover crops and after onion harvest, soil was collected at 0-10cm for the evaluation of chemical attributes. The cultivation and deposition of waste from cover crops in no-tillage contributed to the growth and maintenance of the total production of onion over the years. The soil chemical attributes in 0-10cm layer, with the exception of exchangeable K, available P and CTCpH7,0 saturation values for bases, were not affected by cover crops cultivation and deposition of waste.

O cultivo e a deposição de resíduos de plantas de cobertura em sistema plantio direto podem afetar os atributos químicos do solo e a produção de cebola. O trabalho objetivou avaliar a interferência do cultivo de plantas de cobertura sobre a produção de cebola e sobre os atributos químicos do solo em sistema plantio direto (SPD) agroecológico. O experimento foi conduzido na EPAGRI, em Ituporanga (SC), em um Cambissolo Húmico, nas safras de 2010 e 2011. Em abril, foram implantados os tratamentos: testemunha com vegetação espontânea (T1); cevada (2010)/aveia-preta (2011) (T2); centeio (T3); nabo-forrageiro (T4); centeio + nabo-forrageiro (T5); e cevada (2010)/aveia-preta (2011) + nabo-forrageiro (T6). Aos 60, 80 e 95 dias após a semeadura (DAS) das espécies de inverno, coletou-se a parte aérea das plantas e determinou-se a produção de matéria seca por hectare. Em julho, foram transplantadas mudas de cebola e, em novembro, avaliou-se a produção. Após o acamamento das plantas de cobertura de inverno e a colheita da cebola, foi coletado solo na camada de 0-10 cm e submetido à análise de atributos químicos. O cultivo e a deposição dos resíduos de matéria seca das espécies de plantas de cobertura em SPD contribuíram para o aumento e a manutenção da produção total de cebola ao longo dos anos. Os atributos químicos do solo, com exceção do K trocável, P disponível e valores de saturação da CTCpH7,0 por bases não foram afetados pelo cultivo de plantas de cobertura.

Matéria seca de plantas de cobertura, produção de cebola e atributos químicos do solo em sistema plantio direto agroecológico

The cultivation and deposition of waste from cover crops in no-tillage can affect soil chemical attributes and onion yield. The aim of this study was to evaluate the dry matter yield of plant species from winter cover crops, onion yield and chemical attributes of soil in agroecological no-tillage system. The experiment was carried out at EPAGRI Experimental Station in Ituporanga (SC) under Humic Haplumbrept in the agricultural years of 2010 and 2011. The following treatments was implanted in April: weed vegetation (T1), Hordeum vulgare L. (2010)/Avena strigosa L. (2011) (T2), Secale cereale L. (T3), Raphanus sativus L. (T4), Secale cereale L + Raphanus sativus L. (T5) e Hordeum vulgare L. (2010)/Avena strigosa L. (2011) + Raphanus sativus L. (T6). At 60, 80 and 95 days after sowing (DAS) of winter species, the cover crops were collected to determine the dry matter yield. In July the onion seedlings were transplanted and in November the yield was evaluated. After the rolling of winter cover crops and after onion harvest, soil was collected at 0-10cm for the evaluation of chemical attributes. The cultivation and deposition of waste from cover crops in no-tillage contributed to the growth and maintenance of the total production of onion over the years. The soil chemical attributes in 0-10cm layer, with the exception of exchangeable K, available P and CTCpH7,0 saturation values for bases, were not affected by cover crops cultivation and deposition of waste.

O cultivo e a deposição de resíduos de plantas de cobertura em sistema plantio direto podem afetar os atributos químicos do solo e a produção de cebola. O trabalho objetivou avaliar a interferência do cultivo de plantas de cobertura sobre a produção de cebola e sobre os atributos químicos do solo em sistema plantio direto (SPD) agroecológico. O experimento foi conduzido na EPAGRI, em Ituporanga (SC), em um Cambissolo Húmico, nas safras de 2010 e 2011. Em abril, foram implantados os tratamentos: testemunha com vegetação espontânea (T1); cevada (2010)/aveia-preta (2011) (T2); centeio (T3); nabo-forrageiro (T4); centeio + nabo-forrageiro (T5); e cevada (2010)/aveia-preta (2011) + nabo-forrageiro (T6). Aos 60, 80 e 95 dias após a semeadura (DAS) das espécies de inverno, coletou-se a parte aérea das plantas e determinou-se a produção de matéria seca por hectare. Em julho, foram transplantadas mudas de cebola e, em novembro, avaliou-se a produção. Após o acamamento das plantas de cobertura de inverno e a colheita da cebola, foi coletado solo na camada de 0-10 cm e submetido à análise de atributos químicos. O cultivo e a deposição dos resíduos de matéria seca das espécies de plantas de cobertura em SPD contribuíram para o aumento e a manutenção da produção total de cebola ao longo dos anos. Os atributos químicos do solo, com exceção do K trocável, P disponível e valores de saturação da CTCpH7,0 por bases não foram afetados pelo cultivo de plantas de cobertura.

Matéria seca de plantas de cobertura, produção de cebola e atributos químicos do solo em sistema plantio direto agroecológico

The cultivation and deposition of waste from cover crops in no-tillage can affect soil chemical attributes and onion yield. The aim of this study was to evaluate the dry matter yield of plant species from winter cover crops, onion yield and chemical attributes of soil in agroecological no-tillage system. The experiment was carried out at EPAGRI Experimental Station in Ituporanga (SC) under Humic Haplumbrept in the agricultural years of 2010 and 2011. The following treatments was implanted in April: weed vegetation (T1), Hordeum vulgare L. (2010)/Avena strigosa L. (2011) (T2), Secale cereale L. (T3), Raphanus sativus L. (T4), Secale cereale L + Raphanus sativus L. (T5) e Hordeum vulgare L. (2010)/Avena strigosa L. (2011) + Raphanus sativus L. (T6). At 60, 80 and 95 days after sowing (DAS) of winter species, the cover crops were collected to determine the dry matter yield. In July the onion seedlings were transplanted and in November the yield was evaluated. After the rolling of winter cover crops and after onion harvest, soil was collected at 0-10cm for the evaluation of chemical attributes. The cultivation and deposition of waste from cover crops in no-tillage contributed to the growth and maintenance of the total production of onion over the years. The soil chemical attributes in 0-10cm layer, with the exception of exchangeable K, available P and CTCpH7,0 saturation values for bases, were not affected by cover crops cultivation and deposition of waste.

O cultivo e a deposição de resíduos de plantas de cobertura em sistema plantio direto podem afetar os atributos químicos do solo e a produção de cebola. O trabalho objetivou avaliar a interferência do cultivo de plantas de cobertura sobre a produção de cebola e sobre os atributos químicos do solo em sistema plantio direto (SPD) agroecológico. O experimento foi conduzido na EPAGRI, em Ituporanga (SC), em um Cambissolo Húmico, nas safras de 2010 e 2011. Em abril, foram implantados os tratamentos: testemunha com vegetação espontânea (T1); cevada (2010)/aveia-preta (2011) (T2); centeio (T3); nabo-forrageiro (T4); centeio + nabo-forrageiro (T5); e cevada (2010)/aveia-preta (2011) + nabo-forrageiro (T6). Aos 60, 80 e 95 dias após a semeadura (DAS) das espécies de inverno, coletou-se a parte aérea das plantas e determinou-se a produção de matéria seca por hectare. Em julho, foram transplantadas mudas de cebola e, em novembro, avaliou-se a produção. Após o acamamento das plantas de cobertura de inverno e a colheita da cebola, foi coletado solo na camada de 0-10 cm e submetido à análise de atributos químicos. O cultivo e a deposição dos resíduos de matéria seca das espécies de plantas de cobertura em SPD contribuíram para o aumento e a manutenção da produção total de cebola ao longo dos anos. Os atributos químicos do solo, com exceção do K trocável, P disponível e valores de saturação da CTCpH7,0 por bases não foram afetados pelo cultivo de plantas de cobertura.