Aftershocks of the Samarco disaster: diminished growth and increased metal content of Raphanus sativuscultivated in soil with mining tailings

The collapse of the Fundão tailings dam of the Samarco mining complex in Mariana, Brazil, was the largest mining disaster in the world to date with many socio-economic and environmental impacts. Soil affected by mining tailings was severely altered with negative impacts for agriculture. We tested whether diluting mining tailings with organic soil would eliminate or at least attenuate the ecotoxic effects on plant development and performance. We cultivated radish, Raphanus sativus,in substrates containing different proportions of mining tailings and organic soil: pure tailings (T100%); 2) tailings75%+ soil25%(T75%); 3) tailings50%+ soil50%(T50%); 4) tailings25%+ soil75%(T25%), and 5) pure organic soil (Soil100%, control). There were large differences in soil quality parameters between the 100% tailings treatment (T100%) and the control (Soil100%), as well as for some parameters in the most diluted treatment -T25%(Ca2+, Fe, Mn) in relation to the controltreatment. Although dilution of the tailings soil improved radish development, there was lower radish productivity (leaf area, total biomass, and root/tuber biomass) than for pure soil (control). There were also significantly higher amounts of bioaccumulated metals in radish tubers grown with tailings, even when grown in T25%for Fe content and in T75%for Mn content. These results present a worrisome scenario for human communities in the region of the Doce river, as human consumption of crops produced in soil contaminated with tailingsis not recommended due to potential toxicological effects from high metal concentrations.(AU)

Physical attributes and organic material in pastures of Brachiaria brizantha at degradation levels

Pastures cover, in Brazil, around 165 million ha, most of them are at some degradation level. Recovering these pastures is essential. The objective of this study was to evaluate the sensibility of soil organic matter (SOM) and its physical attributes in pasture soil at different degradation levels (1 to 4), Capoeiras (1 and 2) and secondary Forest (Control). Samples were collected at four depths (0.00-0.05, 0.05-0.10, 0.10-0.20 and 0.20-0.40 m). We verified higher values for SOM and hydraulic conductivity (Ko) in Forest, especially in the most superficial layer (0.00-0.05). We noted low values for macroporosity in this area. In all areas under Pastures lower values for Ko were observed in the superficial layer (0.00-0.05 m) when compared to layers 0.05-0.10 and 0.10-0.20 m, which indicates that the pasture management and cattle trampling negatively affect the physical quality of the pastures. For field capacity and wilting point the average values were observed in Pasture 4 (more degraded), which caused higher values for water availability. According to the principal components analysis, except for SOM at 0.20-0.40 m, all variables studied presented correlation above 0.6. From grouping analysis, we separated 3 groups: Forest; Capoeiras 1 and Capoeira 2 and Pastures 1 to 4.

Correlation between vegetation indexes generated at Vitis Vinifera L. and soil, plant and production parameters for emergency application in decision making / Correlação entre indices de vegetação gerados em Vitis Vinifera L. e parâmetros de solo, planta e produção para aplicação emergencial na tomada de decisão

Correlation between proximal sensing techniques and laboratory results of qualitative variables plus agronomic attributes was evaluated of a 3,0 ha vineyard in the county of Muitos Capões, Northeast of Rio Grande do Sul State, Brazil, in Vitis vinifera L. at 2017/2018 harvest, aiming to evaluate the replacement of conventional laboratory analysis in viticulture by Vegetation Indexes, at situations were laboratory access are unavailable. Based on bibliographic research, looking for vegetative indexes developed or used for canopy reflectance analysis on grapevines and whose working bands were within the spectral range provided by the equipment used, a total of 17 viable candidates were obtained. These chosen vegetation indices were correlated, through Pearson (5%), with agronomic soil attributes (apparent electrical conductivity, clay, pH in H2O, phosphorus, potassium, organic matter, aluminum, calcium, magnesium, effective CTC, CTC at pH 7.0, zinc, copper, sulfur and boron) for depths 0 -20 cm and 20-40 cm, and plant tissue (Nitrogen, phosphorus, potassium, calcium, magnesium, sulfur, copper, zinc, iron, manganese and boron) , in addition to some key oenological and phytotechnical parameters for the quantification of wine production and quality. One hundred and thirty ninesignificant correlations were obtained from this cross, with 36 moderate coefficients between 19 parameter variables versus 12 of the indexes. We concluded that in cases where access or availability of laboratory analyzes is difficult or impracticable, the use of vegetation indices is possible if the correlation coefficients reach, at least, the moderate magnitude, serving as a support to decision making until the lack analytical structure to be remedied.

Avaliou-se a correlação entre as técnicas de sensoriamento proximal e os resultados laboratoriais de variáveis qualitativas, mais os atributos agronômicos do solo de um vinhedo de 3,0 ha no município de Muitos Capões, região nordeste do estado do Rio Grande do Sul, Brasil, na safra 2017/2018. Objetivou avaliar a substituição das análises laboratoriais convencionais em viticultura por Índices de Vegetação, em situações de indisponibilidade de acesso ao laboratório. Com base em pesquisa bibliográfica, buscaram-se índices vegetativos desenvolvidos ou utilizados para análise de refletância de dossel em videiras e cujas bandas de trabalho estavam dentro do intervalo espectral fornecido pelo equipamento utilizado, obtendo-se um total de 17 candidatos viáveis. Esses índices de vegetação escolhidos foram correlacionados, por meio de Pearson (5%), com atributos agronômicos do solo (condutividade elétrica aparente, argila, pH em H2O, fósforo, potássio, matéria orgânica, alumínio, cálcio, magnésio, CTC efetivo, CTC em pH 7,0, zinco, cobre, enxofre e boro) para profundidades de 0 - 20 cm e 20 - 40 cm, e tecido vegetal (nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio, magnésio, enxofre, cobre, zinco, ferro, manganês e boro), além de alguns parâmetros enológicos e fitotécnicos essenciais para a quantificação da produção e qualidade do vinho. Deste cruzamento foram obtidas 139 correlações significativas, resultando 36 coeficientes moderados entre 19 variáveis de parâmetros versus 12 dos índices. Concluímos que nos casos em que o acesso ou disponibilidade de análises laboratoriais é difícil ou impraticável, a utilização de índices de vegetação é possível, desde que os coeficientes de correlação atinjam, pelo menos, a magnitude moderada, servindo como suporte para a tomada de decisão até a falta de estrutura analítica ser remediada.

Ensayo estandarizado (ISO 17512) de comportamiento de evitación de suelos contaminados. Efecto del pesticida dimetoato sobre la lombriz de tierra Aporrectodea caliginosa / Standardized avoidance test (ISO 17512) for contaminated soils. Effect of the pesticide dimethoate on the earthworm Aporrectodea caliginosa

La creciente preocupación por el bienestar animal ha propiciado el rechazo por parte de la sociedad a la utilización de animales en experimentación. Por este motivo, actualmente se están desarrollando métodos alternativos que cumplan con el principio de las 3Rs (reemplazar, reutilizar y refinar). Muchos de estos métodos se basan en la utilización de organismos inferiores, como las lombrices de tierra. El presente estudio desarrolla el ensayo estandarizado de la Organización Internacional de Normalización (ISO) 17512-1:2008, en el que se evalúa la toxicidad producida por el plaguicida organofosforado dimetoato en el suelo, utilizando la capacidad de repulsión o evitación que presentan las lombrices de tierra pertenecientes a la especie Aporrectodea caliginosa. Las concentraciones seleccionadas han sido 0,06, 0,3 y 1,5 mg/kg de suelo, ensayada cada una de ellas por triplicado, empleando 10 lombrices por cada réplica. Los resultados reflejan la capacidad de las lombrices de tierra de la especie Aporrectodea caliginosa para evitar suelos contaminados con el formulado comercial de dimetoato. Por otra parte, se confirma la tendencia de las lombrices a evitar el suelo contaminado a medida que aumenta la concentración de plaguicida ensayada, con significación estadística a la dosis más alta empleada (1,5 mg/kg). (AU)

The increasing concern about animal wellness has induced the repulse of society to the use of animals in research. For this reason, alternative methods which comply with the 3Rs principle (Replace, Reuse and Refine) are currently being developed. Many of these methods are based on the use of lower organisms on the evolutionary scale, such as earthworms. The present study develops the standardized test of the International Organization of Standardization (ISO) 17512-1:2008, in which the toxicity produced by the pesticide organophosphate dimethoate in the soil is evaluated, using the capacity of repulsion or avoidance that presents the earthworms Aporrectodea caliginosa. The assayed concentrations were 0.06, 0.3 and 1.5 mg/kg of soil, each one tested in triplicated, using 10 earthworms for each repetition. The results reflect the ability of earthworms of the species Aporrectodea calliginosa to avoid soils contaminated with the commercial formulation of dimethoate. On the other hand, the tendency of worms to avoid contaminated soils is confirmed as the concentration of pesticide increases, with statistical significance at the highest concentration used (1.5 mg/kg). (AU)

Ensayo estandarizado (ISO 17512) de comportamiento de evitación de suelos contaminados II. Respuesta de distintos biomarcadores tras la exposición a dimetoato en la lombriz de tierra Aporrectodea caliginosa / Standardized avoidance test (ISO 17512) for contaminated soils II. Response of different biomarkers after exposure to dimethoate in earthworm Aporrectodea caliginosa

En la primera parte del presente estudio, publicado en 2021, se mostraron los resultados obtenidos al aplicar el ensayo estandarizado de la Organización Internacional de Normalización (ISO) 17512-1:2008. En dicho trabajo se evaluó la toxicidad producida por el plaguicida organofosforado dimetoato en el suelo, utilizando la capacidad de repulsión o evitación que presentan las lombrices de tierra de la especie Aporrectodea caliginosa. En esta segunda parte, para evaluar los efectos subletales producidos por el dimetoato sobre las lombrices, se han determinado como biomarcadores la actividad de la enzima acetilcolinesterasa (AChE, cuya inhibición es el principal mecanismo de acción de este tipo de compuestos) y la actividad glutatión S-transferasa (GST, que comúnmente se activa como mecanismo de detoxificación de plaguicidas). Las concentraciones seleccionadas han sido 0,06, 0,3 y 1,5 mg/kg de suelo, ensayada cada una de ellas por triplicado, empleando 10 lombrices por cada réplica.La actividad AChE se inhibió significativamente en la exposición a las tres concentraciones empleadas. No se ha producido aumento de la actividad GST que, por el contrario, aparece significativamente inhibida a la concentración más alta de plaguicida ensayada. La falta de una inducción de la actividad GST puede deberse a que el mecanismo de detoxificación no se ha puesto en marcha por el corto tiempo de exposición al plaguicida. Estos resultados reflejan la sensibilidad de la AChE como biomarcador de la contaminación de los suelos con organofosforados. (AU)

In the first part of this study, published in 2021, the results obtained when applying the standardized test of the International Organization of Standardization (ISO) 17512-1:2008 were shown. In this study, the toxicity produced by the pesticide organophosphate dimethoate in the soil was evaluated, using the capacity of repulsion or avoidance that presents the earthworms Aporrectodea caliginosa. To evaluate the sublethal effects produced by dimethoate on worms, the activities of the acetylcholinesterase enzyme (AChE, the inhibition of which is the main mechanism of action of this type of compound) and glutathione S-transferase enzyme (GST, which is commonly activated as a pesticide detoxification mechanism) have been determined. The commercial product called DIMAFID40, whose active substance is the organophosphate pesticide dimethoate, was used. The selected concentrations were 0.06, 0.3 and 1.5 mg / kg of soil, each one tested in triplicate, using 10 worms per replicate.The AChE activity was significantly inhibited after exposure to the three assayed concentrations. With respect to GST activity, it was not increased but significantly inhibited after exposition to the highest concentration of pesticide. The non-appearance of an induction of GST activity may be due to the fact that the detoxification mechanism has not been started because the time of exposure to the pesticide has been too short. These results reflect the sensibility of AChE as a biomarker of the contamination in soils with organophosphate. (AU)

Eficiencia de solubilización de fósforo de aislados nativos guatemaltecos de Pseudomonas fluorescens / Phosphorus solubilization efficiency of native Guatemalan isolates of Pseudomonas fluorescens

El fósforo (P) es un elemento esencial en la producción agrícola, pero debido a su compleja dinámica en el suelo, solo una pequeña cantidad es aprovechable para las plantas, ya que la mayoría del P se encuentra en formas insolubles, especialmente, en suelos Andisoles de origen volcánico. Los microorganismos con capacidad solubilizadora de fósforo (MSF) son una alternativa para transformar el P a formas solubles y aprovechables por las plantas; además de brindar múltiples beneficios ambientales. Este trabajo identificó y evaluó in vitro, aislados nativos de Pseudomonas fluorescens Mingula, obtenidos de regiones guatemaltecas con suelos Andisoles que limitan la producción agrícola por la alta fijación de P. Se realizaron cultivos in vitro de la bacteria en medio National Botanical Research Instituteís phosphate growth (NBRIP), con fosfato tricálcico Ca3(PO4)2 como fuente de P insoluble y se midió el índice de solubilización de fósforo (ISF). Un total de 35 aislados de P. fluorescensfueron identificados y confirmados por PCR específico. El análisis de relaciones genéticas con el marcador AFLP, mostró dos grupos: el grupo A incluyó a los aislados con ISF mayores a 1.75, mientras el grupo B incluyó a aquellos con ISF menor a 1.75. La comparación de ISF entre los aislados y departamentos, demostró diferencia estadísticamente significativa (p < .001), con el aislado Pf_33 como más eficiente. Debido al potencial de solubilización de los aislados nativos del grupo genético A (ISF > 1.75), estos se recomiendan para futuras investigaciones que determinen su respuesta a condiciones de campo y estrategias para el desarrollo de biofertilizantes.

Phosphorus (P) is an essential element in agricultural production, but due to its complex dynamics in the soil, only a tiny amount is usable by plants. This is because most P is in insoluble forms, especially in volcanic Andisol soils. Microorganisms with phosphorus solubilizing capacity (MSF) are an alternative for transforming P into soluble forms usable by plants and providing multiple environmental benefits. This research identified and evaluated in vitro native isolates of Pseudomonas fluorescens Mingula, obtained from Guatemalan regions with Andisol soils that limit agricultural production due to high P fixation. In vitro cultures of the bacteria were grown on the National Botanical Research Instituteís phosphate medium (NBRIP), with tricalcium phosphate Ca3(PO4)2 as a source of insoluble P, and We measured the phosphorus solubilization index (PSI). We identified and confirmed a total of 35 isolates of P. fluorescens by specific PCR. Using the AFLP marker, genetic relationship analysis showed two groups: group A included isolates with PSI greater than 1.75, while group B included those with FSI less than 1.75. Comparing of PSI between isolates and departments showed statistically significant dif-ferences (p < 0.001), respectively, with the Pf_33 isolate as the most efficient. Because of the high solubilization potential of the native isolates of genetic group A (FSI > 1.75), We recommend future research to determine their response to field conditions and strategies for biofertilizer development.

Microbial responses to doses of cover plant straw in cerrado piauiense oxisol / Respostas microbianas a doses de palhada de plantas de cobertura em latossolo no cerrado piauiense

Carbon and nitrogen from the soil microbial biomass play a significant role in the rotation of C and N, and promote nutrient cycling. Thus, the objective of this study was to evaluate changes in the soil microbial biomass with growing doses of cover plant straw species. The cover plants cultivated in the cerrado biome region were incorporated an Oxisol Ustox. The straw of each cover plant was incorporated at doses of 0; 10; 20 and 30 Mg ha-1. The soil basal respiration was determined by incubating, after 21 days. The microbial biomass carbon and nitrogen were determined by the method the microwave irradiation. The microbial biomass carbon and nitrogen contents in extracts were determined by the wet combustion method and Kjeldahl-N. The metabolic quotient was calculated as the ratio between soil basal respiration rate and microbial biomass C, and the microbial quotient as the ratio between soil microbial biomass C and total carbon of soil. The soil microbial population measured by the attributes of quality responds to the addition of the of grass and legume straws incorporated to the soil; The treatments that cause the greatest stress to the microbial population, at 21 days, mediated by the metabolic quotient, are guandu-anão at a dose of 10 Mg ha-1; Guandu-anão and Guandu fava-larga at 20 Mg ha-1 and Brachiária at a dose of 30 Mg ha-1; The best result regarding microbial attributes of soil quality evaluated was observed with the incorporation of all doses of the straw of Crotalaria-ocroleuca

O carbono e nitrogênio da biomassa microbiana do solo desempenham um papel significativo na rotação de C e N, promovendo o ciclo de nutrientes. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar mudanças na biomassa microbiana do solo com doses crescentes de palha de cobertura. As plantas de cobertura cultivadas no bioma cerrado foram incorporadas a um Latossolo Amarelo Eutrófico. A palha de cada planta de cobertura foi incorporada em doses de 0; 10; 20 e 30 Mg ha-1. A respiração basal do solo foi determinada por incubação, após 21 dias. O carbono e nitrogênio da biomassa microbiana foram determinados pelo método da irradiação de micro-ondas, os seus teores de carbono e nitrogênio da biomassa microbiana nos extratos foram determinados pelo método de combustão úmida e Kjeldahl-N. O quociente metabólico foi calculado como a razão entre a taxa de respiração basal do solo e a biomassa microbiana, e o quociente microbiano a razão entre a biomassa microbiana do solo e o carbono total do solo. A população microbiana do solo medida pelos atributos de qualidade responde à adição de palhas de gramíneas e leguminosas incorporadas ao solo; Os tratamentos que causam maior estresse à população microbiana, aos 21 dias, mediados pelo quociente metabólico, são o guandu-anão na dose de 10 Mg ha-1; Guandu-anão e Guandu fava-larga a 20 Mg ha-1 e Brachiária na dose de 30 Mg ha-1; O melhor resultado em relação aos atributos microbianos de qualidade do solo avaliados foi observado com a incorporação de palha de Crotalaria-ocroleuca

The stability of aggregates and organic carbon content after the application of gypsum, soil scarification and a succession of agricultural crops / A estabilidade dos agregados e do teor de carbono orgânico após a aplicação de gesso, escarificação do solo e uma sucessão de culturas agrícolas

Studies related to the monitoring of soil quality by physical attributes are important for the evaluation and maintenance of the sustainability of agricultural systems, besides indicating the appropriate management of the environment, aiming at its conservation and productivity. The objective of this study was to evaluate the stability of aggregates and organic carbon after the application of gypsum, soil scarification and a succession of crops. The treatments consisted of an absence and addition of gypsum, absence and presence of soil scarification, and three systems of crops in succession. The experimental design was made of randomized blocks, in a 2x2x4 factorial scheme, with eight replications. The aggregates were evaluated as stabled in water and soil organic carbon content. The treatment where gypsum was applied, as well as the soybean/maize/brachiaria/fallow (SMBF) succession system, presented better results in soil aggregation and higher levels of organic carbon.

Estudos relativos ao monitoramento da qualidade do solo pelos atributos físicos são importantes para a avaliação e manutenção da sustentabilidade dos sistemas agrícolas, além de sinalizar o manejo adequado do ambiente, visando à sua conservação e produtividade. Este trabalho teve por objetivo avaliar a estabilidade de agregados e teor de carbono orgânico, após a aplicação de gesso, escarificação do solo e sucessão de culturas. Os tratamentos consistiram na ausência e adição de gesso agrícola, ausência e presença de escarificação do solo, e três sistemas de sucessão de culturas. O delineamento experimental foi em blocos casualizados, em esquema fatorial 2x2x3 com oito repetições. Sendo avaliada a estabilidade dos agregados estáveis em água e teor de carbono orgânico do solo. O tratamento onde foi aplicado gesso agrícola e o sistema de sucessão SMBP apresentaram melhores resultados na agregação do solo e maiores teores de carbono orgânico.

Soil macrofauna associated with cover crops in an Oxisol from the southwest of Piauí state, Brazil / Macrofauna edáfica associada a plantas de cobertura em um Latossolo Amarelo do sudoeste do estado do Piauí, Brasil

The soil macrofauna is fundamental for the maintenance of soil quality. The aim of this study was to characterize the soil macrofauna under different species of cover crops, including monoculture or intercropping associated to two types of soil management in the southwest region of Piauí state. The study was carried out in an Oxisol (Latossolo Amarelo, according to Brazilian Soil Classification System) in the municipality of Bom Jesus, Piauí, distributed in 30 m2 plots. Testing and evaluation of the soil macrofauna were conducted in a 9 × 2 strip factorial design, with combinations between cover crops/consortia and soil management (with or without tillage), with four replications. Soil monoliths (0.25 × 0.25 m) were randomly sampled in each plot for macrofauna at 0‒0.1, 0.1‒0.2, and 0.2‒0.3 m depth, including surface litter. After identification and counting of soil organims, the relative density of each taxon in each depth was determined. The total abundance of soil macrofauna quantified under cover crops in the conventional and no-tillage system was 2,408 ind. m-2, distributed in 6 classes, 16 orders, and 31 families. The results of multivariate analysis show that grass species in sole cropping systems and no-tillage presents higher macrofauna density, in particular the taxonomic group Isoptera. No-tillage also provided higher richness of families, where Coleoptera adult were the second more abundant group in no-tillage and Hemiptera in conventional tillage.(AU)

Os organismos da macrofauna edáfica são fundamentais para a manutenção da qualidade do solo. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a macrofauna edáfica sob diferentes espécies de plantas de cobertura, incluindo monocultura ou cultivo consorciado associados a dois tipos de manejo do solo no sudoeste do Piauí. O estudo foi realizado em Latossolo Amarelo (Sistema Brasileiro de Classificação de Solos) no município de Bom Jesus, Piauí, distribuídos em parcelas de 30 m2. O experimento e avaliação da macrofauna edáfica foram conduzidos em um ensaio fatorial em faixas 9 × 2, com combinações entre culturas /consórcios de cobertura e manejo do solo (com ou sem preparo), com quatro repetições. Os monólitos de solo (0,25 × 0,25 m) foram retirados aleatoriamente de cada parcela, para contagem da macrofauna, nas camadas de 0‒0,1, 0,1‒0,2, e 0,2-0,3 m de profundidade, inclusive liteira de superfície. Após a identificação e contagem dos organismos, foi determinada a densidade relativa de cada táxon em cada profundidade. A abundância total da macrofauna edáfica quantificada no experimento foi de 2.408 ind.m-2, distribuídos em 6 classes, 16 ordens e 31 famílias. Os resultados da análise multivariada revelaram que espécies de gramíneas em sistemas de cultivo solteiro e plantio direto favoreceram maior densidade da macrofauna, em especial do grupo taxonômico Isoptera. A ausência de preparo também proporcionou maior riqueza de famílias, destacando-se o grupo taxonômico Coleoptera adulto em plantio direto e Hemiptera em plantio convencional.(AU)

Selection of Indicators to Discriminate Soil Tillage Systems and to Assess Soil Quality in a Red Latosol

Abstract The soil tillage practiced over a long period of time impacts soil quality. The first step in soil quality assessment is to select which indicators should be used. The objective of this study was to identify the soil attributes that discriminate soil tillage systems and can be used as indicators for soil quality assessments. Sixteen soil physical and chemical attributes were evaluated: macroporosity (MaP), microporosity (MiP), total porosity (TP), bulk density (BD), field-saturated hydraulic conductivity (Kfs), soil resistance to penetration (SRP), pH (H2O), pH (CaCl2), aluminium (Al), calcium (Ca), magnesium (Mg), potassium (K), available phosphorus (P), total organic carbon (TOC), cation exchange capacity (CEC) and base saturation (BS), of a very clayey Red Latosol, cultivated for a long period in no-till (NT), conventional tillage (CT) and minimum tillage (MT). The soil attributes (indicators) were selected using canonical discriminant analysis. MiP, Kfs, pH (CaCl2), Ca, Mg, CEC e BS were the most efficient indicators to discriminate soil tillage systems. In the indicator interpretation step was sustained MiP as the indicator that represents the function of physical stability and support, Kfs as the indicator that represents the function of water relations, BS as the indicator that represents the function of nutrient cycling and pH (CaCl2) as the indicator that represents the function of filtering and buffering. These indicators can be used for future soil quality assessment and monitoring of tillage systems in similar regions and conditions.

Liming and Nitrogen Fertilization Effects on Soil Microbial Community in Long Term No-till

Abstract Soil management influences organic matter decomposition rates as well soil microbial community functional behavior. No-till (NT) is the most used management system by farmers due to its conservation practices and high productivity. The main objective of this study was to evaluate the impact of surface-applied lime, nitrogen (N) application, and black oat residues on soil microbial community of a Typic Hapludox under continuous NT. Therefore, soil chemical attributes, microbial biomass carbon, basal respiration, metabolic quotient, most probable number of diazotrophs, as well as bacterial functional analysis were performed. The effect of liming and N fertilization amendments inputs were saw in soil respiration and metabolic quotient measurements, showing them to be good indicators of soil quality. Further studies should be carried out in order to molecularly identify microbial communities present in soils with different liming and N fertilization management to evaluate the behavior of specific bacterial taxa under such conditions.

Revamping soil quality and correlation studies for yield and yield attributes in sorghum-legumes intercropping systems / Melhoria da qualidade do solo e estudos de correlação para a produtividade e os atributos de produtividade em sistemas de plantio consorciado de sorgo e legumes

Restoration, preservation and sustainability of agricultural resources including soil demands biologically and economically viable farming practices. For boosting physico-chemical properties of soil from 2012 to 2015, three legumes including cowpea, cluster bean and soybean were intercropped with sorghum in 40-60, 75-25 and 100-100 seed blending ratios, while pure stand of sorghum was kept for comparison. Correlation studies were also conducted to determine linear or inverse relationship between physiological and agronomic attributes with green forage yield of sorghum. Results revealed that intercropping systems were not effective in significantly improving the physical properties of soil, however soybean and sorghum mixed seeded crop in 100-100 seed ratio resulted in the highest total and available nitrogen especially during last two years of the study and it was followed by mixed seeded crop of cluster bean and sorghum (100-100 seed ratio), while pure stand of sorghum appeared to be the most exhaustive farming system. Correlation analysis depicted a linear relationship between all agronomic attributes (seedling count, plant population at harvest, plant height, stem diameter, number of leaves and leaf area per plant, fresh and dry weights per plant) and physiological growth parameters (leaf area index and leaf area duration, crop growth rate and net assimilation rate) with forage yield of sorghum. Thus, legumes inclusion was found to be effective in restoring soil fertility, while long term legumes inclusion by following rotation may be suggested.

A restauração, a preservação e a sustentabilidade dos recursos agrícolas, incluindo o solo, exigem práticas agrícolas biologicamente e economicamente viáveis. Para aumentar as propriedades físico-químicas do solo de 2012 a 2015, três leguminosas, incluindo feijão-fradinho, guar e soja, foram consorciadas com sorgo nas proporções de mistura de 40-60, 75-25 e 100-100, enquanto que o sorgo puro foi mantido por comparação. Estudos de correlação também foram conduzidos para determinar a relação linear ou inversa entre atributos fisiológicos e agronômicos com a produtividade de forragem verde do sorgo. Os resultados revelaram que os sistemas consorciados não foram eficazes em afetar significativamente as propriedades físicas do solo, no entanto, soja e sorgo misturados na proporção de sementes 100-100 resultou no maior nitrogênio total e nitrogênio disponível, especialmente durante os últimos dois anos do estudo e foi seguido do plantio de sementes mistas de guar e sorgo (100-100 rácio de semente), enquanto a monocultura de sorgo parecia ser o sistema de agricultura mais exaustivo. A análise de regressão mostrou uma correlação linear entre todos os atributos agronômicos (contagem de plântulas, população de plantas na colheita, altura de planta, diâmetro de caule, número de folhas e área foliar por planta, peso fresco e seco por planta) e parâmetros de crescimento fisiológico (índice de área foliar e duração da área foliar, taxa de crescimento da cultura e taxa de assimilação líquida) com o rendimento de forragem do sorgo. Assim, a inclusão de leguminosas foi eficaz no aumento da fertilidade do solo, enquanto a inclusão de leguminosas a longo prazo por rotação de diferentes leguminosas é sugerida.

Indicadores de qualidade do solo cultivado com café, pastagem e integração pastagem e eucalipto / Quality indicators of soil cultivated with coffee, pasture, and pasture and eucalyptus integration / Indicadores de calidad del suelo cultivado con café, pastaje e integración pastaje y eucalipto

A demanda crescente da utilização dos solos exige soluções que permitam incentivar o desenvolvimento socioeconômico sem comprometer a sustentabilidade dos recursos naturais. Desse modo, o objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos de diferentes culturas como café, pastagem e manejo integrado de pastagem e eucalipto na qualidade química e microbiológica do solo. Foram analisados da parte química o pH do solo, nitrogênio, carbono orgânico total e fósforo do solo e da parte microbiológica foram analisados a densidade de esporos de fungos micorrizicos arbusculares (FMAs), carbono da biomassa microbiana (CBM), respiração basal do solo e coeficiente metabólico do solo qCO2. O pH do solo variou de 5,38 no manejo de pasto e eucalipto para 4,70 nas áreas cultivadas com pasto. A densidades de esporos de FMAs e o CBM na área de integração de pasto e eucalipto foram aumentados em relação à área cultivada com café, e o qCO2 foi aumentado com o cultivo do café, indicando que o cultivo de café eleva a condição de estresse do solo nas condições avaliadas. Concluindo, portanto, que as diferentes formas de uso e manejo das três áreas estudadas apontaram variações do comportamento de suas propriedades químicas e microbiológicas, entretanto, o manejo que se destacou foi a de eucalipto com a integração de pastagens, sendo mais sustentável.(AU)

The increasing demand for land use requires solutions that encourage its socio-economic development without compromising the sustainability of natural resources. The purpose of this study was to evaluate the effects of different crops such as coffee, pasture and the integrated management of pasture and eucalyptus in the chemical and microbiological quality of the soil. Chemical tests were performed to obtain the pH, nitrogen, total organic carbon, and phosphorus contents on the land, while microbiological parameters analyzed the density of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) spores, microbial biomass carbon (MBC), soil basal respiration (SBR) and soil metabolic coefficient qCO2. The soil pH varied from 5.38 in the management of pasture and eucalyptus to 4.70 in the areas cultivated with only pasture. The density of AMF spores and the MBC were higher in the pasture and eucalyptus integration when compared with coffee cultivation; the qCO2 in soil with coffee was higher than that found for the integration of pasture and eucalyptus. Those results indicate that coffee cultivated in those conditions increase stress in the soil due to higher SBR. It can be concluded that the different forms of use and management of the three studied areas show variations in the behavior of the chemical and microbiological properties in the soil, and eucalyptus with pasture integration presents a better sustainable soil management.(AU)

La demanda creciente de utilización del suelo exige soluciones que permitan incentivar el desarrollo socioeconómico sin comprometer la sustentabilidad de los recursos naturales. Así, el objetivo de ese estudio ha sido evaluar los efectos de diferentes culturas como café, pastaje y manejo integrado de pastaje y eucalipto en la calidad química y microbiológica del suelo. Se analizaron de la parte química, el pH del suelo, nitrógeno, carbono orgánico total y fosforo del suelo, y de la parte microbiológica se analizaron la densidad de esporos de fungos micorrizicos arbusculares (FMAs), carbono de la biomasa microbiana (CBM), respiración basal del suelo y coeficiente metabólico del suelo qCO2. El pH del suelo osciló de 5,38 en el manejo de pasto y eucalipto para 4,70 las áreas cultivadas con pasto. La densidad de esporos de FMAs y el CBM en el área de integración de pasto y eucalipto han aumentado en relación al área cultivada con café, y el qCO2 fue aumentado con el cultivo de café, indicando que el cultivo de café eleva la condición de estrés del suelo en las condiciones evaluadas. Concluyendo, por lo tanto, que las diferentes formas de uso y manejo de las tres áreas estudiadas, apuntaron variaciones de comportamiento de sus propiedades químicas y microbiológicas, entretanto el manejo que se destacó fue la del eucalipto con la integración de pastajes, siendo más sostenible.(AU)

Penetration resistance and density of a yellow oxissol under conventional management at different ages / Resistência a penetração e densidade de um latossolo amarelo sob manejo convencional em diferentes idades

Brazilian agriculture has been highlighted in Savanna areas due to significant gains in production and productivity in this biome. However, the production model with intensive use of machines for several years causes drastic changes in soil physical quality. This study aimed to investigate the influence of conventional management adoption time in a Yellow Oxissol on soil physical properties. Soil density, particle density, total porosity and soil resistance to penetration were assessed in areas under conventional management, in different usage times, in comparison to a native Savanna, which was used as control. The areas under conventional management contributed to increase the density and reduce the porosity, which was intensified with time of soil use. In the 6 years area, the porosity showed values below 0.50 m3 m-3 in the two measured layers. Higher penetration resistance values were observed to areas with higher use of time from 0.15 m depth, reaching values above 3.0 and 2.0 MPa in soils with 6 and 3 years of use, respectively, which is ranked as high. The native vegetation and the newly deforested area have provided less resistance to penetration along the profile, with values falling into low and moderate classes. Different time periods since the implementation of soil management were differentiated by the physical properties of studied soils.

A agricultura brasileira vem se destacando em áreas sob Cerrado devido aos ganhos significativos na produção e produtividade nesse bioma. No entanto, o modelo de produção com uso intensivo de máquinas por vários anos provoca alterações drásticas na qualidade física do solo. Neste trabalho, objetivou-se investigar o impacto do manejo convencional constante sobre os atributos físicos do solo. Foram avaliadas a densidade do solo, densidade de partículas, porosidade total e resistência do solo à penetração, em áreas sob manejo convencional em diferentes tempos de uso em relação a uma mata nativa de cerrado que foi usada como controle. As áreas sob manejo convencional contribuiu para aumentar a densidade e diminuir a porosidade que se intensificou com o tempo de uso do solo. Na área com 6 anos, a porosidade mostrou valores abaixo de 0,50 m3 m-3 nas duas camadas avaliadas. Observaram-se maiores valores de resistência à penetração para as áreas com maior tempo de uso a partir da profundidade 0,15 m, alcançando valores superiores a 3,0 e 2,0 MPa, nos solos com 6 e 3 anos de uso, respectivamente, classificado como alto. O cerrado nativo e a área recém-desmatada propiciaram menor resistência à penetração ao longo do perfil com valores classificados nas classes baixa e moderada. Períodos de tempo distintos desde a aplicação de manejos de solo foram diferenciados pelos atributos físicos do solo estudados.

Least limiting water range and degree of compactness of soils under no-tillage / Intervalo hídrico ótimo e grau de compactação de solos sob plantio direto

The least limiting water range (LLWR) and degree of compactness (DC) can be useful indicators of soil physical quality and crop yield. This study focused on assessing of LLWR, DC and evaluation of critical values to crop growth of an Alfisol and Oxisol under no-till management. Undisturbed soil cores were taken from the layer 0.00 - 0.20 m depth. Soil water retention curve, soil penetration resistance curve, air-filled porosity and bulk density (Bd) were measured. The range of LLWR variation was limited by volumetric water content at field capacity and penetration resistance. Values of LLWR varied from 0.00 - 0.14 m3 m-3 to Alfisol and 0.00 - 0.04 m3 m-3 to Oxisol. The critical values of the Bd and DC for crop development were 1.79 Mg m-3 and 1.35 Mg m-3 and 96% and 74% to Alfisol and Oxisol, respectively. Further researches relating LLWR, DC and crop response are still required in soils with different conditions and management.

O intervalo hídrico ótimo (IHO) e o grau de compactação (GC) são indicadores úteis da qualidade física do solo e produção de culturas. Objetivou-se avaliar o IHO, o GC e valores críticos do crescimento de plantas de um Argissolo e Latossolo sob semeadura direta. Amostras indeformadas de solo foram coletadas na camada de 0,00 a 0,20 m. Avaliou-se a curva de retenção de água e de resistência à penetração, a porosidade de aeração e a densidade do solo (Ds). A amplitude de variação do IHO foi limitada pela umidade na capacidade de campo e pela resistência à penetração com valores de 0,00 a 0,14 e de 0,00 a 0,04 e m3 m-3 para o Argissolo e Latossolo, respectivamente. Os valores críticos ao desenvolvimento de plantas de Ds e GC foram 1,79 e 1,35 Mg m-3 e 96% e 74%, respectivos para o Argissolo e Latossolo. Pesquisas futuras relacionando IHO, GC e resposta das culturas são ainda necessárias em solos com condições e manejos diferenciados.

Impact of sugarcane cultivation on the biological attributes of an oxisol in the brazilian savannah / Impacto do cultivo da cana-de-açúcar nos atributos biológicos em latossolo no cerrado brasileiro

Sugarcane is fundamental for the energy matrix in Brazil. The evaluation of biochemical attributes in different sugarcane production systems provides information on their environmental sustainability. Altogether, soil biochemical attributes are considered very sensitive indicators of changes in soil properties and of alterations caused by soil management and land-use systems. The aim of this work was to study the effect of organic and conventional sugarcane cultivation systems on microbial soil properties. Changes in carbon (C) and nitrogen (N) microbial and microbial activity were evaluated in a Cerrado Oxisol in the state of Goiás, Brazil, cultivated with sugarcane in three different production systems: organic (Organic Cane - OC), conventional with burning (Burned Cane - BC), and conventional without burning (Raw Cane - RC). The native Cerrado (NC) and other cultivated pasture (PT) were used as references. The soil samples were collected during the dry and rainy seasons from two depths: 0-10 and 10-20 cm. The chronological order of the implementation of the land-use (NC, PT and sugarcane) and cultivation (RC, BC, OC) systems were: NC, PT, RC/BC, OC. The microbial biomass C (CSMB), microbial biomass N (NSMB), basal respiration (Br), metabolic quotient (qCO2) and the CSMB/Corg, NSMB/Ntotal and CSMB/NSMB ratios were determined. The different land-use and cultivation systems influenced microbial biomass and activity. The replacement of conventional tillage for organic system recovered CSMB and NSMB levels and improved recycling of nutrients in the microbial biomass (NSMB/Ntotal). The conventional tillage system with burning (BC) was less efficient in use of energy and carbon (high qCO2), resulting in a loss of C-CO2 to the atmosphere.

A cana-de-açúcar é de suma importância na matriz energética brasileira. A avaliação dos atributos bioquímicos do solo nos diferentes sistemas de produção da cana-de-açúcar fornece informações sobre a sustentabilidade ambiental destes sistemas de produção. Os atributos bioquímicos do solo são considerados indicadores muito sensíveis às alterações causadas nas propriedades do solo, em função do manejo nos diferentes sistemas de produção agrícola. O objetivo deste trabalho foi estudar o efeito do cultivo de cana-de-açúcar em sistema orgânico e convencional nas propriedades microbiológicas do solo. As alterações no carbono (C) e nitrogênio (N) microbiano e na atividade microbiana foram avaliadas em um Latossolo Vermelho sob Cerrado no estado de Goiás, Brasil, cultivado com cana-de-açúcar em três diferentes sistemas de produção: cultivo orgânico (CO), convencional com queima (CQ) e cultivo convencional sem queima da palhada e cana crua (CC). Uma área de cerrado nativo (CN) e outra cultivada com pastagem (PT) foram usadas como referências. As amostras de solo foram coletadas em duas épocas: seca e chuvosa; e em duas profundidades: 0-10 cm e 10-20 cm. A ordem cronológica de implementação do uso da terra foram: CN, PT e cana-de-açúcar; os sistemas de cultivo foram: CN, PT, CC/CQ, OC. O carbono da biomassa microbiana do solo (CBMS), nitrogênio da biomassa microbiana do solo (NBMS), respiração basal (Rb), quociente metabólico (qCO2) e as razões CBMS/Corg e NBMS/NTotal foram determinados. Os diferentes sistemas de produção da cana-de-açúcar alteraram a biomassa e a atividade microbiana. A substituição do sistema de cultivo convencional pelo sistema de cultivo orgânico recuperou os teores de CBMS e NBMS e melhorou a reciclagem de nutrientes na biomassa microbiana (NBMS/NTotal). O sistema de cultivo convencional com queima (CQ) foi o menos eficiente na utilização do carbono como energia (alto qCO2), resultando em perdas de C-CO2 para a atmosfera.

Macrofauna edáfica em diferentes coberturas vegetais / Edaphic macrofauna in different plant covers

A macrofauna edáfica desempenha papel importante na ciclagem de nutrientes e melhora as propriedades químicas e físicas do solo. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a biodiversidade da macrofauna edáfica em área com a cultura do eucalipto, cafeicultura e mata ciliar, Campos Gerais - MG. Os tratamentos constaram da coleta da macrofauna da serapilheira e solo em coberturas vegetais (café, eucalipto e mata ciliar) no período do inverno e verão. As avaliações foram realizadas pela frequência de indivíduos nos diferentes grupos taxonômicos, densidade e riqueza, índice de Shannon (H') e Pielou (J'). Na serapilheira foi observada a presença das ordens Arachinida, Coleoptera e Hymenoptera nas diferentes áreas e épocas. No solo, em todos os sistemas de manejo e épocas, foi observada a presença do grupo Oligochaeta, sendo encontrados de maneira predominante na mata ciliar. A maior riqueza de ordens e população de indivíduos por metro quadrado foi encontrado no solo de mata ciliar no período de verão. O melhor índice de Shannon (H') foi encontrado no solo da mata ciliar no inverno e na serapilheira da cultura do cafeeiro no verão. O índice de Pielou (J') apresentou melhores resultados nos diferentes sistemas de manejo de solo no período de inverno. A mata ciliar é a área de maior biodiversidade de macrofauna edáfica.

The edaphic macrofauna plays important role in the cycling of nutrients and improves the chemical and physical properties of soil. The purpose of this study was to evaluate the biodiversity of edaphic macrofauna in area with of coffee and eucalyptus crops and riparian forest, Campos Gerais - MG. The treatments consisted of edaphic macrofauna samples in different plant covers (coffee, eucalyptus and riparian forest) in winter and summer epochs. In the leaf litter was observed the presence of arachnids, coleopteras and hymenopteras in different areas and epochs. On the soil, all systems of management and epochs, was observed the presence of oligochaetas, being found so prevalent in the riparian forest. The greatest wealth of orders and individuals per square meter were found in summer in riparian forest soil. The best of Shannon index (H') was found in the soil of the forest and in the leaf litter of the coffee crop in winter and summer respectively. The index of Pielou (J') showed the best results in different soil management systems in winter period. In the leaf litter, the Pielou index showed good performance in different areas and epochs. The riparian forest is the area of highest biodiversity of soil macrofauna.

Qualidade física de um latossolo vermelho sob sistema de semeadura direta e cultivo convencional / Physical quality of an oxisol under no-tillage and conventional tillage

Para garantir a sustentabilidade dos sistemas agrícolas, a compreensão e a quantificação do impacto do uso e manejo do solo na sua qualidade física são de fundamental importância. Nesse sentido, objetivou-se com este trabalho avaliar a qualidade de um Latossolo Vermelho sob cultivo convencional (CC) e sistema de semeadura direta (PD), por meio de diferentes indicadores físicos. Os sistemas de uso e manejo do solo foram: CC e PD por sete e oito anos consecutivos (solo de textura média) e CC e PD por nove e dez anos consecutivos (solo de textura argilosa). Foram determinadas, nas camadas de 0-0,10; 0,10-0,20 e 0,20-0,30 m, a resistência do solo à penetração, a porosidade total, a macroporosidade e a microporosidade, a retenção de água no solo, o índice S, a densidade, a densidade do solo máxima e também a densidade do solo relativa. Foi verificada grande variação da resistência do solo à penetração ao longo do ciclo das culturas da soja e do milho, sendo que seus maiores valores foram constatados nas camadas superficiais. Dentre os sistemas de manejo, o PD apresentou maior resistência do solo à penetração. Dentre os sistemas de manejo, o CC apresentou melhores resultados em relação aos indicadores de qualidade física do solo.

The understanding and quantification of the impact of tillage systems in their physical quality are fundamental in the development of sustainable agricultural systems. This study aimed to evaluate the quality of an Oxisol under conventional tillage (CT) and no-tillage system (NT), through different physical indicators. The management systems were: CT and NT for seven or eight consecutive years (medium textured soil) and CT and NT by nine and ten consecutive years (clay soil). Were determined, at the layers 0-0.10, 0.10-0.20; 0.20-0.30 m, soil resistance to penetration, total soil porosity, macroporosity and microporosity, soil water retention, S index, soil bulk density, maximum density and relative bulk density. Was observed great variation of soil resistance to penetration throughout the soybean and corn cycles, with its highest values were found in the surface layers. The NT showed greater resistance to penetration. Among the management systems, the results against indicators of soil physical quality were similar.

Efeitos de herbicidas na atividade da microbiota rizosférica e no crescimento da cana-de-açùcar / Herbicide effects on the atividadade rhizospheric microbial and growth of sugar cane

Objetivou-se neste trabalho avaliar os efeitos de herbicidas na atividade da microbiota rizosférica e no crescimento da cana-de-açúcar. Para isso, sete herbicidas (tembotrione, MSMA, diuron+hexazinone, sulfentrazone, trifloxysulfuron-sodiun, tebuthiuron e clomazone) foram aplicados em pós-emergência da cana-de-açúcar cultivada em vaso contendo 12 dm3 de substrato (solo + fertilizantes). Foram avaliados os efeitos desses produtos na evolução do CO2 do solo (C-CO2), no carbono da biomassa microbiana (CBM), no quociente metabólico (qCO2), na atividade da enzima fosfomonoesterase ácida do solo rizosférico em amostras de solo coletadas aos 44 dias após aplicação dos herbicidas (DAT) e os efeitos no crescimento aos 77 DAT. Inicialmente os herbicidas MSMA, clomazone, sulfentrazone e trifloxysulfuron-sodium causaram intoxicação à cultura. Todavia, apenas nas plantas tratadas com o trifloxysulfuron-sodium esses sintomas permaneceram visíveis no momento da colheita do experimento. Quanto aos efeitos dos herbicidas sobre a atividade da microbiota rizoférica da cana-de-açúcar, o sulfentrazone e tebuthiuron reduziram a C-CO2 e o MSMA, tebuthiuron e clomazone reduziram o CBM do solo. O clomazone foi o herbicida que causou o maior impacto na atividade da microbiota, pois aumentou o valor do qCO2. Por outro lado, o sulfentrazone reduziu os valores dessa variável, contribuindo para o equilíbrio da microbiota no solo. Não houve influência dos herbicidas na atividade da fosfomonoesterase ácida do solo rizosférica da cana-de-açúcar.

The objective of this study was to evaluate the effects of herbicides used in their recommended doses, on the activity of the microbiota and sugar cane growth. For this, seven herbicides (tembotrione, MSMA, hexazinone + diuron, sulfentrazone, trifloxysulfuron-sodiun, and tebuthiuron cloamzone) were applied in pots containing 12 dm3 substrate (soil + fertilizer) at 50 days after sugarcane planting. The effects of these products on the evolution of soil CO2 (CO2-C), in the microbial biomass carbon (MBC), metabolic quotient (qCO2), enzyme activity in the rhizosphere acid phosphomonoesterase in rhizosphere soil samples collected at 44 days after herbicide application (DAT) and the growth effects at 77 DAT. Initially herbicides MSMA, clomazone, sulfentrazone and trifloxysulfuron-sodium caused poisoning in culture. However, only plants treated with trifloxysulfuron-sodium, these symptoms remained visible at harvest of the experiment. The effects of herbicides on microbial activity rizoferica of sugar cane, sulfentrazone and tebuthiuron reduced CO2-C and MSMA herbicide clomazone and reduced the CBM soil. The herbicide clomazone was that caused the greatest impact on microbial activity because of the increased value qCO2. Moreover, the sulfentrazone reduced values of that variable, contributing to the balance of microflora in the soil. No influence of herbicides on the activity of acid phosphomonoesterase rhizospheric on the sugarcane soil.