Resumo
Biological systems are governed by the sum of all expressed genes, proteins, metabolites and components of an organism. The analysis of a tissue ionome helps to identify, among others, genes that contribute to a greater or lesser accumulation of essential elements and heavy metals, as well as interaction between metabolic processes. The ionome knowledge, coupled with the use of molecular biology techniques, form a very efficient system for gene mapping, and functional genomic studies, and general characterization of plants physiological status in a given condition. Another interesting process that the ionome study allows to analyse is the interactions among plants' ions and how such ion availability can affect the absorption and use of others. The aim of this review is to present and discuss the ionome as an important tool in the elucidation of several mechanisms involved in absorption, translocation and accumulation of essential and nonessential elements in plant and its relation with their metabolism.
Os sistemas biológicos são governados pela soma de todos os genes expressos, proteínas, metabólitos e elementos de um organismo. A análise do ionoma de um tecido auxilia a identificar, entre outros aspectos, genes que contribuam para maior ou menor acúmulo de elementos essenciais e metais pesados, bem como a interação entre processos metabólicos. O conhecimento do ionoma, aliado ao uso de técnicas de biologia molecular, formam um sistema muito eficiente para mapeamento gênico, para estudos de genômica funcional e para caracterização geral do estado fisiológico das plantas em uma determinada condição. Além disso, o estudo do ionoma permite avaliar as interações existentes entre os mais diversos íons das plantas e como a disponibilidade de um íon afeta a absorção e uso de outros. O objetivo desta revisão é apresentar e discutir o ionoma como uma ferramenta importante na elucidação dos mais diversos mecanismos envolvidos na absorção, translocação e acúmulo de elementos essenciais e não-essenciais em plantas e sua relação com o metabolismo delas.
Resumo
Biological systems are governed by the sum of all expressed genes, proteins, metabolites and components of an organism. The analysis of a tissue ionome helps to identify, among others, genes that contribute to a greater or lesser accumulation of essential elements and heavy metals, as well as interaction between metabolic processes. The ionome knowledge, coupled with the use of molecular biology techniques, form a very efficient system for gene mapping, and functional genomic studies, and general characterization of plants physiological status in a given condition. Another interesting process that the ionome study allows to analyse is the interactions among plants' ions and how such ion availability can affect the absorption and use of others. The aim of this review is to present and discuss the ionome as an important tool in the elucidation of several mechanisms involved in absorption, translocation and accumulation of essential and nonessential elements in plant and its relation with their metabolism.
Os sistemas biológicos são governados pela soma de todos os genes expressos, proteínas, metabólitos e elementos de um organismo. A análise do ionoma de um tecido auxilia a identificar, entre outros aspectos, genes que contribuam para maior ou menor acúmulo de elementos essenciais e metais pesados, bem como a interação entre processos metabólicos. O conhecimento do ionoma, aliado ao uso de técnicas de biologia molecular, formam um sistema muito eficiente para mapeamento gênico, para estudos de genômica funcional e para caracterização geral do estado fisiológico das plantas em uma determinada condição. Além disso, o estudo do ionoma permite avaliar as interações existentes entre os mais diversos íons das plantas e como a disponibilidade de um íon afeta a absorção e uso de outros. O objetivo desta revisão é apresentar e discutir o ionoma como uma ferramenta importante na elucidação dos mais diversos mecanismos envolvidos na absorção, translocação e acúmulo de elementos essenciais e não-essenciais em plantas e sua relação com o metabolismo delas.
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Nutrient availability is a common soil restriction for plant growth and development. Plants have evolved mechanisms to cope with this kind of stress, such as root architecture remodeling. Changes in root architecture may cause differential soil exploration ability, affecting nutrient uptake. Root architecture might be affected not only by nutrient availability but also by its soil mobility. Phosphorus limitation, a non-mobile nutrient, produces a shallow and branched root system, increasing the volume of exploited soil. Nitrogen limitation, a high-mobile nutrient, does not affect primary root growth. However, high nitrogen patches increase local lateral root initiation and elongation. The knowledge about sensors and transduction pathways is still scarce. There are emerging evidences for crosstalk between nutrient signaling pathways. Understanding the acclimation responses to nutrient availability, considering the interactive and hierarchical regulation of signaling pathways, is essential for adequate growth modeling and output prediction. Increased in the efficiency of nutrient uptake and use may reduce costs and promote better resources allocation, improving agriculture sustainability.
A baixa disponibilidade de nutrientes é situação comum que restringe o crescimento e desenvolvimento das plantas. Estas desenvolveram mecanismos para conviver com este tipo de estresse, que incluem modificações na arquitetura do sistema radicular. As alterações na arquitetura das raízes modificam a capacidade de exploração do solo e, portanto, o potencial para extração dos nutrientes. Essas alterações relacionam-se não apenas à disponibilidade, mas também à mobilidade no solo do nutriente limitante. A limitação de fósforo, nutriente pouco móvel no solo, gera alterações que objetivam aumentar o volume de solo explorado e a superficialidade do sistema radicular. A limitação de nitrogênio, nutriente com alta mobilidade no solo, não altera o crescimento da raiz principal, mas as raízes laterais respondem significativamente à presença de N em áreas específicas do solo. O conhecimento dos sensores e da rota de transdução destes sinais é limitado e há evidências da interação com a disponibilidade de outros nutrientes. O entendimento do processo de aclimatação e resgate da deficiência considerando a interação entre nutrientes, a sobreposição de rotas e priorização destas é essencial para adequada modelagem do crescimento das plantas e previsão de comportamento. A obtenção de aumento da eficiência de captação e uso desses nutrientes reduzirá custos e promoverá melhor aproveitamento dos
Resumo
Reduction in row spacing provides a more uniform distribution among plants that can increase grain yield. The benefits of narrow row spacing can depend on the plant architecture and on the kind of crop management system. The objective of this study was to assess the effects of narrow row spacing on the grain yield of maize hybrids growing under different management systems. Six experiments were carried out in Eldorado do Sul, State of Rio Grande do Sul, Brazil, during the 2003/04 and 2004/05 growing seasons. Each experiment corresponded to a crop management system. Treatments consisted of two row spacings (0.8 and 0.4 m), two hybrids (Penta and Flash) and two plant densities, which varied with the crop management system and growing season. Besides plant density, the crop management systems differed in the quantities of fertilizers applied at sowing, side-dress and use of irrigation. A complete randomized block design was used in each experiment, in a 2 × 2 × 2 treatment factorial scheme with four replications. The increases in grain yield with narrow row spacing were small, ranging from zero to 14%. They depended on the growing season and were manifested only with yields higher than 10 t ha-1, regardless of the hybrid. The number of grains per area was the component that best explained the response of grain to narrow row spacing, regardless of plant density, hybrid and crop management system. Narrow row spacing is a worth management strategy to enhance maize grain yield when high input cropping systems are used.
A redução do espaçamento entrelinhas melhora a distribuição entre plantas na área e pode incrementar a produtividade de grãos. Os benefícios da redução do espaçamento entrelinhas podem depender da arquitetura de planta e do sistema de manejo empregado. A pesquisa objetivou avaliar os efeitos da redução do espaçamento entrelinhas na produtividade de grãos de híbridos de milho cultivados em diferentes sistemas de manejo. Seis experimentos foram conduzidos a campo, em Eldorado do Sul-RS, nos anos agrícolas 2004/05 e 2005/06. Cada experimento correspondeu a um sistema de manejo. Os tratamentos constaram de dois espaçamentos (0,8 e 0,4 m), dois híbridos (Penta e Flash) e duas densidades de plantas, variáveis com o sistema de manejo e anos agrícolas. Além da densidade, os sistemas de manejo diferiram nas quantidades aplicadas de adubo na semeadura, em cobertura e na suplementação hídrica. Em cada experimento, o delineamento experimental foi o de blocos casualizados, em fatorial 2 × 2 × 2, com quatro repetições. Os incrementos na produtividade de grãos com redução do espaçamento foram de pequena magnitude, variando de 0 a 14%. Eles dependeram da estação de crescimento e se manifestaram apenas com produtividades superiores a 10 t ha-1, independente do híbrido. O número de grãos por área foi o componente que melhor explicou a resposta da produtividade com redução do espaçamento, independentemente de densidade, híbrido e sistema de manejo. A redução do espaçamento é uma estratégia de manejo válida para incrementar a produtividade de grãos quando são adotados níveis de manejo muito altos.
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Reduction in row spacing provides a more uniform distribution among plants that can increase grain yield. The benefits of narrow row spacing can depend on the plant architecture and on the kind of crop management system. The objective of this study was to assess the effects of narrow row spacing on the grain yield of maize hybrids growing under different management systems. Six experiments were carried out in Eldorado do Sul, State of Rio Grande do Sul, Brazil, during the 2003/04 and 2004/05 growing seasons. Each experiment corresponded to a crop management system. Treatments consisted of two row spacings (0.8 and 0.4 m), two hybrids (Penta and Flash) and two plant densities, which varied with the crop management system and growing season. Besides plant density, the crop management systems differed in the quantities of fertilizers applied at sowing, side-dress and use of irrigation. A complete randomized block design was used in each experiment, in a 2 × 2 × 2 treatment factorial scheme with four replications. The increases in grain yield with narrow row spacing were small, ranging from zero to 14%. They depended on the growing season and were manifested only with yields higher than 10 t ha-1, regardless of the hybrid. The number of grains per area was the component that best explained the response of grain to narrow row spacing, regardless of plant density, hybrid and crop management system. Narrow row spacing is a worth management strategy to enhance maize grain yield when high input cropping systems are used.
A redução do espaçamento entrelinhas melhora a distribuição entre plantas na área e pode incrementar a produtividade de grãos. Os benefícios da redução do espaçamento entrelinhas podem depender da arquitetura de planta e do sistema de manejo empregado. A pesquisa objetivou avaliar os efeitos da redução do espaçamento entrelinhas na produtividade de grãos de híbridos de milho cultivados em diferentes sistemas de manejo. Seis experimentos foram conduzidos a campo, em Eldorado do Sul-RS, nos anos agrícolas 2004/05 e 2005/06. Cada experimento correspondeu a um sistema de manejo. Os tratamentos constaram de dois espaçamentos (0,8 e 0,4 m), dois híbridos (Penta e Flash) e duas densidades de plantas, variáveis com o sistema de manejo e anos agrícolas. Além da densidade, os sistemas de manejo diferiram nas quantidades aplicadas de adubo na semeadura, em cobertura e na suplementação hídrica. Em cada experimento, o delineamento experimental foi o de blocos casualizados, em fatorial 2 × 2 × 2, com quatro repetições. Os incrementos na produtividade de grãos com redução do espaçamento foram de pequena magnitude, variando de 0 a 14%. Eles dependeram da estação de crescimento e se manifestaram apenas com produtividades superiores a 10 t ha-1, independente do híbrido. O número de grãos por área foi o componente que melhor explicou a resposta da produtividade com redução do espaçamento, independentemente de densidade, híbrido e sistema de manejo. A redução do espaçamento é uma estratégia de manejo válida para incrementar a produtividade de grãos quando são adotados níveis de manejo muito altos.
Resumo
The black oats use (Avena strigosa) as species of soil covering in the winter, cause immobilization of the nitrogen (N), that reduces the plant development and grain yield of maize cultivated in succession. Thus, the black oat intercropped systems with leguminous as common vetch (Vicia sativa) and brassicas as oilseed radish (Raphanus sativus) is aimed at increasing nitrogen (N) disponibility in the system and the permanence timing of its residues in the soil. Two experiments were carried out in the growth seasons of 2001/2002 and 2002/2003, in Rio Grande do Sul, Brazil. The first one was aimed at evaluating the effect of three winter species of soil covering, grown as a single culture and as intercropped crops on maize grain yield, with and without nitrogen side-dressed. The second one was aimed at determining the most adequate seed ratio of oilseed radish and black oat in intercropped systems, as soil covering crops in the winter preceding maize, under different nitrogen levels side-dressed. In Experiment I, treatments were composed by N application of 180kg ha-1, a control without N side-dressed and seven winter soil covering systems. In the Experiment II, treatments consisted of two levels of N side-dressing application in maize, a control without N side-dressed, and of three seed ratio of oilseed radish and black oat, as single and as intercropped crops and a control without crop in the winter. In all intercropped systems, independently of seed ratio used, the oilseed radish was mostly responsible for the yield of dry mass of the systems. The intercropped systems of common vetch or oilseed radish with black oat minimize the negative effect of oat on maize grain yield cultivated in succession in systems with low N availability and, even with high N supply, maize grain yield also increases when grown after common vetch.
O uso de aveia preta (Avena strigosa) como espécie de cobertura de solo no inverno causa imobilização do nitrogênio (N), que reduz o desenvolvimento da planta e o rendimento de grãos de milho cultivados em sucessão. Desta forma, o consórcio de aveia preta com espécies leguminosas como ervilhaca comum (Vicia sativa) e com brassicáceas, como nabo forrageiro (Raphanus sativus), visa a aumentar a disponibilidade de N no sistema e o tempo de permanência de resíduos na superfície do solo. Foram conduzidos dois experimentos em Eldorado do Sul-RS, nas estações de crescimento 2001/2002 e 2002/2003. O primeiro experimento teve o objetivo de avaliar o efeito de três espécies de cobertura de solo no inverno, implantadas de forma isolada e consorciadas, sobre o rendimento de grãos de milho em sucessão, com e sem aplicação de N em cobertura. O segundo experimento, por sua vez, visava a determinar a proporção mais adequada de sementes de nabo forrageiro e de aveia preta em consórcio para maior benefício ao milho em sucessão, sob diferentes níveis de N em cobertura. No primeiro experimento, os tratamentos constaram da aplicação de 150kg ha-1 de N no milho em cobertura, de uma testemunha sem aplicação deste nutriente e de sete sistemas com plantas de coberturas de solo no inverno. No segundo experimento, os tratamentos constaram da aplicação de dois níveis de N (75 e 150kg ha-1) no milho, de uma testemunha sem aplicação de N em cobertura e de cinco sistemas de coberturas de solo no inverno. Nos sistemas consorciados, independentemente da proporção de sementes utilizada, o nabo forrageiro contribuiu com a maior parte do rendimento total de matéria seca. O consórcio de ervilhaca comum ou de nabo forrageiro com aveia preta minimiza o efeito negativo desta espécie sobre o rendimento de grãos de milho em sucessão, especialmente em sistemas com menor disponibilidade de N e, mesmo sob alto nível de N, o rendimento de grãos de milho também aumenta quando em sucessão à ervilhaca.
Resumo
The amount of solar radiation intercepted by the canopy has influence on maize grain yield and it can be enhanced by reducing row spacing and/or increasing plant density. This research was carried out aiming to evaluate the response of four irrigated maize hybrids to variations in row spacing and plant density, under high management level. Two experiments were performed in Eldorado do Sul, RS, Brazil. In 2001/02, treatments had composed by two maize hybrids (Flash and Attack), four plant densities (5.0, 6.25, 7.5 and 8.75 plants m-2) and four row spacings (40, 60, 80 and 100cm). In 2002/03, treatments were set as two maize hybrids (Garra and Penta), four plant densities (4.5, 6.0, 7.5 and 9.0 plants m-2) and four row spacings (40, 60, 80 and 100cm). The reduction in row spacing from 100 to 40cm and the increase in plant population from 4.5-5.0 to 8.75-9.0 plants m-2 has more pronounced effects on grain yield for the erect leaf hybrids Flash and Garra. Conversely, grain yield of decumbent leaf hybrids Penta and Attack was not altered by variations in plant density and row spacing. The effects of narrow row spacing on the agronomic characteristics were lesser magnitude that the obtained ones with variations in plant density.
A quantidade de radiação solar interceptada pelo dossel influencia o rendimento de grãos de milho, podendo ser aumentada pela redução do espaçamento entrelinhas e/ou pelo aumento na densidade de plantas. O objetivo desta pesquisa foi avaliar a resposta de quatro híbridos de milho irrigado a alterações no espaçamento entrelinhas e na densidade de plantas, sob alto nível de manejo. Foram conduzidos dois experimentos em Eldorado do Sul, RS. Em 2001/02, os tratamentos constaram de dois híbridos de milho ("Flash" e "Attack"), de quatro densidades (5,0, 6,25, 7,5 e 8,75 plantas m-2) e de quatro espaçamentos entrelinhas (40, 60, 80 e 100cm). Em 2002/03, os tratamentos constituíram-se de dois híbridos ("Garra" e "Penta"), de quatro densidades (4,5, 6,0, 7,5 e 9,0 plantas m-2) e de quatro espaçamentos entrelinhas (40, 60, 80 e 100cm). A redução do espaçamento entrelinhas de 100 para 40cm e o aumento na densidade de 4,5-5,0 para 8,75-9,0 plantas m-2 têm mais efeito no rendimento de grãos dos híbridos de folhas eretas "Flash" e "Garra". O rendimento de grãos dos híbridos de folhas decumbentes "Penta" e "Attack" não foi alterado por variações na densidade e no espaçamento entrelinhas. Os efeitos da redução do espaçamento entrelinhas nas características agronômicas foram de magnitude menor que os obtidos com as alterações na densidade.
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The amount of solar radiation intercepted by the canopy has influence on maize grain yield and it can be enhanced by reducing row spacing and/or increasing plant density. This research was carried out aiming to evaluate the response of four irrigated maize hybrids to variations in row spacing and plant density, under high management level. Two experiments were performed in Eldorado do Sul, RS, Brazil. In 2001/02, treatments had composed by two maize hybrids (Flash and Attack), four plant densities (5.0, 6.25, 7.5 and 8.75 plants m-2) and four row spacings (40, 60, 80 and 100cm). In 2002/03, treatments were set as two maize hybrids (Garra and Penta), four plant densities (4.5, 6.0, 7.5 and 9.0 plants m-2) and four row spacings (40, 60, 80 and 100cm). The reduction in row spacing from 100 to 40cm and the increase in plant population from 4.5-5.0 to 8.75-9.0 plants m-2 has more pronounced effects on grain yield for the erect leaf hybrids Flash and Garra. Conversely, grain yield of decumbent leaf hybrids Penta and Attack was not altered by variations in plant density and row spacing. The effects of narrow row spacing on the agronomic characteristics were lesser magnitude that the obtained ones with variations in plant density.
A quantidade de radiação solar interceptada pelo dossel influencia o rendimento de grãos de milho, podendo ser aumentada pela redução do espaçamento entrelinhas e/ou pelo aumento na densidade de plantas. O objetivo desta pesquisa foi avaliar a resposta de quatro híbridos de milho irrigado a alterações no espaçamento entrelinhas e na densidade de plantas, sob alto nível de manejo. Foram conduzidos dois experimentos em Eldorado do Sul, RS. Em 2001/02, os tratamentos constaram de dois híbridos de milho ("Flash" e "Attack"), de quatro densidades (5,0, 6,25, 7,5 e 8,75 plantas m-2) e de quatro espaçamentos entrelinhas (40, 60, 80 e 100cm). Em 2002/03, os tratamentos constituíram-se de dois híbridos ("Garra" e "Penta"), de quatro densidades (4,5, 6,0, 7,5 e 9,0 plantas m-2) e de quatro espaçamentos entrelinhas (40, 60, 80 e 100cm). A redução do espaçamento entrelinhas de 100 para 40cm e o aumento na densidade de 4,5-5,0 para 8,75-9,0 plantas m-2 têm mais efeito no rendimento de grãos dos híbridos de folhas eretas "Flash" e "Garra". O rendimento de grãos dos híbridos de folhas decumbentes "Penta" e "Attack" não foi alterado por variações na densidade e no espaçamento entrelinhas. Os efeitos da redução do espaçamento entrelinhas nas características agronômicas foram de magnitude menor que os obtidos com as alterações na densidade.
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The black oats use (Avena strigosa) as species of soil covering in the winter, cause immobilization of the nitrogen (N), that reduces the plant development and grain yield of maize cultivated in succession. Thus, the black oat intercropped systems with leguminous as common vetch (Vicia sativa) and brassicas as oilseed radish (Raphanus sativus) is aimed at increasing nitrogen (N) disponibility in the system and the permanence timing of its residues in the soil. Two experiments were carried out in the growth seasons of 2001/2002 and 2002/2003, in Rio Grande do Sul, Brazil. The first one was aimed at evaluating the effect of three winter species of soil covering, grown as a single culture and as intercropped crops on maize grain yield, with and without nitrogen side-dressed. The second one was aimed at determining the most adequate seed ratio of oilseed radish and black oat in intercropped systems, as soil covering crops in the winter preceding maize, under different nitrogen levels side-dressed. In Experiment I, treatments were composed by N application of 180kg ha-1, a control without N side-dressed and seven winter soil covering systems. In the Experiment II, treatments consisted of two levels of N side-dressing application in maize, a control without N side-dressed, and of three seed ratio of oilseed radish and black oat, as single and as intercropped crops and a control without crop in the winter. In all intercropped systems, independently of seed ratio used, the oilseed radish was mostly responsible for the yield of dry mass of the systems. The intercropped systems of common vetch or oilseed radish with black oat minimize the negative effect of oat on maize grain yield cultivated in succession in systems with low N availability and, even with high N supply, maize grain yield also increases when grown after common vetch.
O uso de aveia preta (Avena strigosa) como espécie de cobertura de solo no inverno causa imobilização do nitrogênio (N), que reduz o desenvolvimento da planta e o rendimento de grãos de milho cultivados em sucessão. Desta forma, o consórcio de aveia preta com espécies leguminosas como ervilhaca comum (Vicia sativa) e com brassicáceas, como nabo forrageiro (Raphanus sativus), visa a aumentar a disponibilidade de N no sistema e o tempo de permanência de resíduos na superfície do solo. Foram conduzidos dois experimentos em Eldorado do Sul-RS, nas estações de crescimento 2001/2002 e 2002/2003. O primeiro experimento teve o objetivo de avaliar o efeito de três espécies de cobertura de solo no inverno, implantadas de forma isolada e consorciadas, sobre o rendimento de grãos de milho em sucessão, com e sem aplicação de N em cobertura. O segundo experimento, por sua vez, visava a determinar a proporção mais adequada de sementes de nabo forrageiro e de aveia preta em consórcio para maior benefício ao milho em sucessão, sob diferentes níveis de N em cobertura. No primeiro experimento, os tratamentos constaram da aplicação de 150kg ha-1 de N no milho em cobertura, de uma testemunha sem aplicação deste nutriente e de sete sistemas com plantas de coberturas de solo no inverno. No segundo experimento, os tratamentos constaram da aplicação de dois níveis de N (75 e 150kg ha-1) no milho, de uma testemunha sem aplicação de N em cobertura e de cinco sistemas de coberturas de solo no inverno. Nos sistemas consorciados, independentemente da proporção de sementes utilizada, o nabo forrageiro contribuiu com a maior parte do rendimento total de matéria seca. O consórcio de ervilhaca comum ou de nabo forrageiro com aveia preta minimiza o efeito negativo desta espécie sobre o rendimento de grãos de milho em sucessão, especialmente em sistemas com menor disponibilidade de N e, mesmo sob alto nível de N, o rendimento de grãos de milho também aumenta quando em sucessão à ervilhaca.
Resumo
The no-tillage system is adopted by most of the farmers in Rio Grande do Sul, Southern Brazil. No-till system requires no ploughing and only a narrow and superficial band or slot is opened in the soil to allow sowing. The sustainability of this system is dependent on a diversified system of crop rotation and succession able to leave on the soil an adequate amount of crop residues. In Rio Grande do Sul black oat (Avena strigosa L.) is the most cultivated cover crop, in spite of fact that different cover crops are available to precede the maize crop. Both maize and black oat belong to the Poaceae family and the continuous use of black oat may bring some losses to maize in succession. Therefore, other winter cover crop species, belonging to other taxonomic families, such legumes and crucifers, have been studied as alternatives to the no-till system which includes maize as a cash crop in the summer. The objectives of this review are: i) to describe the main advantages and limitations of winter cover crops, cultivated in pure stands or mixtures and ii) to discuss cover crops management strategies that most benefit the maize crop in succession.
A maioria dos produtores do estado do Rio Grande do Sul adota o sistema de semeadura direta, em que não há revolvimento do solo para preparo da área para semeadura. A adoção de um sistema de rotação e sucessão de culturas diversificado, que produza adequada quantidade de resíduos culturais na superfície do solo, é fundamental para sustentabilidade do sistema de semeadura direta. Os agricultores dispõem de várias espécies de cobertura de solo no inverno com potencial para anteceder a cultura do milho em sucessão. Na família das poáceas, destaca-se a aveia preta (Avena strigosa) como a mais cultivada. No entanto, o seu uso continuado pode causar prejuízos ao cultivo do milho em sucessão. Objetivando minimizar os efeitos das poáceas e ao mesmo tempo atender às exigências do sistema de semeadura direta, novas espécies de inverno pertencentes a famílias botânicas distintas, como fabáceas e brassicáceas, têm sido estudadas, tanto em cultivos solteiros quanto em consórcio com poáceas, como alternativas para anteceder o cultivo do milho. Assim, esta revisão bibliográfica tem como objetivos descrever as principais vantagens e limitações do uso de coberturas de solo no inverno, em cultivos solteiros ou consorciados, como culturas antecessoras ao milho no sistema de semeadura direta e discutir estratégias de manejo destas coberturas que resultem em maiores benefícios para o milho.
Resumo
The no-tillage system is adopted by most of the farmers in Rio Grande do Sul, Southern Brazil. No-till system requires no ploughing and only a narrow and superficial band or slot is opened in the soil to allow sowing. The sustainability of this system is dependent on a diversified system of crop rotation and succession able to leave on the soil an adequate amount of crop residues. In Rio Grande do Sul black oat (Avena strigosa L.) is the most cultivated cover crop, in spite of fact that different cover crops are available to precede the maize crop. Both maize and black oat belong to the Poaceae family and the continuous use of black oat may bring some losses to maize in succession. Therefore, other winter cover crop species, belonging to other taxonomic families, such legumes and crucifers, have been studied as alternatives to the no-till system which includes maize as a cash crop in the summer. The objectives of this review are: i) to describe the main advantages and limitations of winter cover crops, cultivated in pure stands or mixtures and ii) to discuss cover crops management strategies that most benefit the maize crop in succession.
A maioria dos produtores do estado do Rio Grande do Sul adota o sistema de semeadura direta, em que não há revolvimento do solo para preparo da área para semeadura. A adoção de um sistema de rotação e sucessão de culturas diversificado, que produza adequada quantidade de resíduos culturais na superfície do solo, é fundamental para sustentabilidade do sistema de semeadura direta. Os agricultores dispõem de várias espécies de cobertura de solo no inverno com potencial para anteceder a cultura do milho em sucessão. Na família das poáceas, destaca-se a aveia preta (Avena strigosa) como a mais cultivada. No entanto, o seu uso continuado pode causar prejuízos ao cultivo do milho em sucessão. Objetivando minimizar os efeitos das poáceas e ao mesmo tempo atender às exigências do sistema de semeadura direta, novas espécies de inverno pertencentes a famílias botânicas distintas, como fabáceas e brassicáceas, têm sido estudadas, tanto em cultivos solteiros quanto em consórcio com poáceas, como alternativas para anteceder o cultivo do milho. Assim, esta revisão bibliográfica tem como objetivos descrever as principais vantagens e limitações do uso de coberturas de solo no inverno, em cultivos solteiros ou consorciados, como culturas antecessoras ao milho no sistema de semeadura direta e discutir estratégias de manejo destas coberturas que resultem em maiores benefícios para o milho.
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The number of days after emergency is commonly used to define the rice plant stage, despite the existence of a growth scale. The use of chronological time is not ideal, once it is dependent of the cultivar life cycle and environmental conditions, which are known to affect the plant development. The goal of this study was to validate a rice growth scale for three Brazilian flooded rice cultivars, with different life cycles and in three sowing dates. The experiment was conducted in tanks in Porto Alegre, RS, Brazil. The three sowing dates were October 14, November 13 and December 18, 2003, and the cultivars chosen were BR-IRGA 409, medium cycle, IRGA 417, early cycle, and IRGA 421, very early cycle. Each cultivar was sowed in three lines, spaced 0.15m from each other, to produce a population of 250 plants m-2. Ten plants composed each sample. The R1 stage (panicle differentiation) was reached when the plants had seven expanded leaves in all treatments, independently of the chronological plant age. A reduction in the number of expanded leaves at the R2 stage (flag leaf collar formation) was only observed for IRGA 421 in the last sowing date. However, the number of days required for each cultivar to reach R2 stage was different. As the sowing date was delayed, the chronological time between each growth stage was reduced. The rice growth scale was much more efficient than the chronological age to determine the plant stage. Therefore, using the rice growth scale is possible to interfere at the correct moment, allowing high yields and rational resource use.
A falta de adoção de uma escala de desenvolvimento apropriada para a cultura do arroz irrigado leva à utilização do número de dias após a emergência, que varia muito com a cultivar e com as condições edafoclimáticas, ao invés de se basear em estádios fenológicos para referir-se a um estádio da planta. O objetivo desta pesquisa foi validar o uso da escala de desenvolvimento para três cultivares brasileiras de arroz irrigado, de ciclos distintos, em três épocas de semeadura. O experimento foi conduzido em tanques em Porto Alegre, RS. Os tratamentos constaram de três épocas de semeadura (14 de outubro, 13 de novembro e 18 de dezembro de 2003) e de três cultivares de arroz irrigado (BR-IRGA 409, ciclo médio; IRGA 417, ciclo precoce, e IRGA 421, ciclo superprecoce). Foram semeadas três linhas de cada cultivar por tanque, espaçadas em 0,15m, com a população de 250 plantas m-2. Dez plantas foram identificadas e avaliadas na linha intermediária de cada cultivar. Em todas as cultivares e épocas de semeadura, as plantas atingiram o estádio R1 (diferenciação do primórdio da panícula) com sete folhas expandidas, correspondendo a diferentes idades cronológicas. Com atraso da época de semeadura, somente a cultivar superprecoce reduziu o número de folhas expandidas ao atingir o estádio de formação do colar na folha bandeira (R2). No entanto, o número de dias após a emergência para atingir este estádio variou entre cultivares. O número de dias necessários para atingir cada estádio de desenvolvimento e o ciclo total das cultivares diminuiram à medida que se atrasou a época de semeadura. O sub-período em que se registrou maior variação no número de dias foi do estádio R1 a R2, independente de cultivar ou época de semeadura. A escala proposta foi eficaz para descrever o desenvolvimento da planta de três cultivares brasileiras de arroz irrigado. Assim, propicia a realização de intervenções de manejo na época correta, que é um dos fatores determinantes da obtenção de elevados rendimentos de grãos e do uso racional dos insumos.
Resumo
The number of days after emergency is commonly used to define the rice plant stage, despite the existence of a growth scale. The use of chronological time is not ideal, once it is dependent of the cultivar life cycle and environmental conditions, which are known to affect the plant development. The goal of this study was to validate a rice growth scale for three Brazilian flooded rice cultivars, with different life cycles and in three sowing dates. The experiment was conducted in tanks in Porto Alegre, RS, Brazil. The three sowing dates were October 14, November 13 and December 18, 2003, and the cultivars chosen were BR-IRGA 409, medium cycle, IRGA 417, early cycle, and IRGA 421, very early cycle. Each cultivar was sowed in three lines, spaced 0.15m from each other, to produce a population of 250 plants m-2. Ten plants composed each sample. The R1 stage (panicle differentiation) was reached when the plants had seven expanded leaves in all treatments, independently of the chronological plant age. A reduction in the number of expanded leaves at the R2 stage (flag leaf collar formation) was only observed for IRGA 421 in the last sowing date. However, the number of days required for each cultivar to reach R2 stage was different. As the sowing date was delayed, the chronological time between each growth stage was reduced. The rice growth scale was much more efficient than the chronological age to determine the plant stage. Therefore, using the rice growth scale is possible to interfere at the correct moment, allowing high yields and rational resource use.
A falta de adoção de uma escala de desenvolvimento apropriada para a cultura do arroz irrigado leva à utilização do número de dias após a emergência, que varia muito com a cultivar e com as condições edafoclimáticas, ao invés de se basear em estádios fenológicos para referir-se a um estádio da planta. O objetivo desta pesquisa foi validar o uso da escala de desenvolvimento para três cultivares brasileiras de arroz irrigado, de ciclos distintos, em três épocas de semeadura. O experimento foi conduzido em tanques em Porto Alegre, RS. Os tratamentos constaram de três épocas de semeadura (14 de outubro, 13 de novembro e 18 de dezembro de 2003) e de três cultivares de arroz irrigado (BR-IRGA 409, ciclo médio; IRGA 417, ciclo precoce, e IRGA 421, ciclo superprecoce). Foram semeadas três linhas de cada cultivar por tanque, espaçadas em 0,15m, com a população de 250 plantas m-2. Dez plantas foram identificadas e avaliadas na linha intermediária de cada cultivar. Em todas as cultivares e épocas de semeadura, as plantas atingiram o estádio R1 (diferenciação do primórdio da panícula) com sete folhas expandidas, correspondendo a diferentes idades cronológicas. Com atraso da época de semeadura, somente a cultivar superprecoce reduziu o número de folhas expandidas ao atingir o estádio de formação do colar na folha bandeira (R2). No entanto, o número de dias após a emergência para atingir este estádio variou entre cultivares. O número de dias necessários para atingir cada estádio de desenvolvimento e o ciclo total das cultivares diminuiram à medida que se atrasou a época de semeadura. O sub-período em que se registrou maior variação no número de dias foi do estádio R1 a R2, independente de cultivar ou época de semeadura. A escala proposta foi eficaz para descrever o desenvolvimento da planta de três cultivares brasileiras de arroz irrigado. Assim, propicia a realização de intervenções de manejo na época correta, que é um dos fatores determinantes da obtenção de elevados rendimentos de grãos e do uso racional dos insumos.
Resumo
Physiological changes incorporated into current maize hybrids suggest the occurrence of modifications in the nitrogen uptake dynamics, improving plant ability to uptake N during grain filling. This may justify late N side-dressing whenever environmental constraints prevent adequate nitrogen supply during crops vegetative development. This study evaluates effects of nitrogen fertilization at booting and silking on grain yield and kernel crude protein contents of commercial maize hybrids. Two experiments were set up in Eldorado do Sul, RS, during the 2001/2002 and 2002/2003 growing seasons. In 2001/2002, treatments were composed of two hybrids (Agroceres 303 and Pioneer 32R21), three nitrogen rates applied during maize vegetative development (30, 80 and 130 kg ha-1) and three nitrogen rates applied at silking (0, 50 and 100 kg ha-1). In 2002/2003, four hybrids (Agroceres 303, Pioneer 32R21, Dekalb 215 and Syngenta Penta) and four nitrogen rates side-dressed at booting (0, 50, 100 and 150 kg.ha-1) were assessed. There were significant increments in grain yield and kernel crude protein content with nitrogen fertilization at booting and silking. Grain yield response to late N side-dressing differed among cultivars. The impact of nitrogen fertilization at silking was higher at the smallest rate of N during the plant vegetative development. Enhancements in grain yield with late N side-dressing resulted from increases in grain weight. Modern hybrids can uptake nitrogen during silking, contradicting the hypothesis that late N side-dressing is not efficient to improve maize grain yield.
Alterações morfo-fisiológicas introduzidas nos híbridos modernos de milho sugerem mudanças na dinâmica de absorção do nitrogênio, aumentando a habilidade da planta de absorvê-lo durante o enchimento de grãos. Isto pode justificar a utilização de coberturas nitrogenadas tardias sempre que restrições climáticas impedirem o suprimento adequado de nitrogênio durante o desenvolvimento vegetativo da cultura. Este estudo foi conduzido objetivando avaliar os efeitos da fertilização nitrogenada no emborrachamento e espigamento no rendimento e teor de proteína nos grãos de híbridos de milho. Dois experimentos foram instalados em Eldorado do Sul, RS, nos anos agrícolas de 2001/2002 e 2002/2003. Em 2001/2002, os tratamentos foram compostos por dois híbridos (Agroceres 303 e Pioneer 32R21), três doses de N aplicadas durante o desenvolvimento vegetativo (30, 80 e 130 kg ha-1) e três doses de N aplicadas no espigamento (0, 50 e 100 kg ha-1). Em 2002/2003, quatro híbridos (Agroceres 303, Pioneer 32R21, Dekalb 215 e Syngenta Penta) e quatro doses de N aplicadas no espigamento (0, 50, 100 e 150 kg ha-1) foram testadas. A fertilização nitrogenada no emborrachamento e espigamento promoveu incrementos significativos no rendimento e teor de proteína bruta dos grãos. A resposta do rendimento de grãos à cobertura nitrogenada tardia diferiu entre as cultivares. O impacto da fertilização nitrogenada no espigamento foi maior quando se aplicou baixas doses de N na fase de desenvolvimento vegetativo. Os aumentos no rendimento de grãos obtidos com coberturas tardias deveram-se principalmente ao maior peso de grãos. Os híbridos contemporâneos são capazes de absorver N depois do espigamento, contradizendo a hipótese de que coberturas nitrogenadas tardias não são eficientes para aumentar o rendimento de grãos do milho.
Resumo
Physiological changes incorporated into current maize hybrids suggest the occurrence of modifications in the nitrogen uptake dynamics, improving plant ability to uptake N during grain filling. This may justify late N side-dressing whenever environmental constraints prevent adequate nitrogen supply during crops vegetative development. This study evaluates effects of nitrogen fertilization at booting and silking on grain yield and kernel crude protein contents of commercial maize hybrids. Two experiments were set up in Eldorado do Sul, RS, during the 2001/2002 and 2002/2003 growing seasons. In 2001/2002, treatments were composed of two hybrids (Agroceres 303 and Pioneer 32R21), three nitrogen rates applied during maize vegetative development (30, 80 and 130 kg ha-1) and three nitrogen rates applied at silking (0, 50 and 100 kg ha-1). In 2002/2003, four hybrids (Agroceres 303, Pioneer 32R21, Dekalb 215 and Syngenta Penta) and four nitrogen rates side-dressed at booting (0, 50, 100 and 150 kg.ha-1) were assessed. There were significant increments in grain yield and kernel crude protein content with nitrogen fertilization at booting and silking. Grain yield response to late N side-dressing differed among cultivars. The impact of nitrogen fertilization at silking was higher at the smallest rate of N during the plant vegetative development. Enhancements in grain yield with late N side-dressing resulted from increases in grain weight. Modern hybrids can uptake nitrogen during silking, contradicting the hypothesis that late N side-dressing is not efficient to improve maize grain yield.
Alterações morfo-fisiológicas introduzidas nos híbridos modernos de milho sugerem mudanças na dinâmica de absorção do nitrogênio, aumentando a habilidade da planta de absorvê-lo durante o enchimento de grãos. Isto pode justificar a utilização de coberturas nitrogenadas tardias sempre que restrições climáticas impedirem o suprimento adequado de nitrogênio durante o desenvolvimento vegetativo da cultura. Este estudo foi conduzido objetivando avaliar os efeitos da fertilização nitrogenada no emborrachamento e espigamento no rendimento e teor de proteína nos grãos de híbridos de milho. Dois experimentos foram instalados em Eldorado do Sul, RS, nos anos agrícolas de 2001/2002 e 2002/2003. Em 2001/2002, os tratamentos foram compostos por dois híbridos (Agroceres 303 e Pioneer 32R21), três doses de N aplicadas durante o desenvolvimento vegetativo (30, 80 e 130 kg ha-1) e três doses de N aplicadas no espigamento (0, 50 e 100 kg ha-1). Em 2002/2003, quatro híbridos (Agroceres 303, Pioneer 32R21, Dekalb 215 e Syngenta Penta) e quatro doses de N aplicadas no espigamento (0, 50, 100 e 150 kg ha-1) foram testadas. A fertilização nitrogenada no emborrachamento e espigamento promoveu incrementos significativos no rendimento e teor de proteína bruta dos grãos. A resposta do rendimento de grãos à cobertura nitrogenada tardia diferiu entre as cultivares. O impacto da fertilização nitrogenada no espigamento foi maior quando se aplicou baixas doses de N na fase de desenvolvimento vegetativo. Os aumentos no rendimento de grãos obtidos com coberturas tardias deveram-se principalmente ao maior peso de grãos. Os híbridos contemporâneos são capazes de absorver N depois do espigamento, contradizendo a hipótese de que coberturas nitrogenadas tardias não são eficientes para aumentar o rendimento de grãos do milho.
Resumo
Nutrient availability is a common soil restriction for plant growth and development. Plants have evolved mechanisms to cope with this kind of stress, such as root architecture remodeling. Changes in root architecture may cause differential soil exploration ability, affecting nutrient uptake. Root architecture might be affected not only by nutrient availability but also by its soil mobility. Phosphorus limitation, a non-mobile nutrient, produces a shallow and branched root system, increasing the volume of exploited soil. Nitrogen limitation, a high-mobile nutrient, does not affect primary root growth. However, high nitrogen patches increase local lateral root initiation and elongation. The knowledge about sensors and transduction pathways is still scarce. There are emerging evidences for crosstalk between nutrient signaling pathways. Understanding the acclimation responses to nutrient availability, considering the interactive and hierarchical regulation of signaling pathways, is essential for adequate growth modeling and output prediction. Increased in the efficiency of nutrient uptake and use may reduce costs and promote better resources allocation, improving agriculture sustainability.
A baixa disponibilidade de nutrientes é situação comum que restringe o crescimento e desenvolvimento das plantas. Estas desenvolveram mecanismos para conviver com este tipo de estresse, que incluem modificações na arquitetura do sistema radicular. As alterações na arquitetura das raízes modificam a capacidade de exploração do solo e, portanto, o potencial para extração dos nutrientes. Essas alterações relacionam-se não apenas à disponibilidade, mas também à mobilidade no solo do nutriente limitante. A limitação de fósforo, nutriente pouco móvel no solo, gera alterações que objetivam aumentar o volume de solo explorado e a superficialidade do sistema radicular. A limitação de nitrogênio, nutriente com alta mobilidade no solo, não altera o crescimento da raiz principal, mas as raízes laterais respondem significativamente à presença de N em áreas específicas do solo. O conhecimento dos sensores e da rota de transdução destes sinais é limitado e há evidências da interação com a disponibilidade de outros nutrientes. O entendimento do processo de aclimatação e resgate da deficiência considerando a interação entre nutrientes, a sobreposição de rotas e priorização destas é essencial para adequada modelagem do crescimento das plantas e previsão de comportamento. A obtenção de aumento da eficiência de captação e uso desses nutrientes reduzirá custos e promoverá melhor aproveitamento dos