Corn (Zea mays L.) and soybean (Glycine max L.) production in the Midwest US can result in significant nutrient leaching to groundwater and surface waters, which contributes to eutrophication and hypoxia in the Gulf of Mexico. A promising strategy to control nutrient leaching and sediment runoff loss during winter fallow period is the use of cover crops (CCs). In southern Illinois, CCs are not widely adopted by farmers due to economic constraints and the lack of scientific data that supports benefits of incorporating CCs into the corn-soybean rotation. Therefore, this doctoral dissertation addresses the critical question of the feasibility of the use of CCs in southern Illinois and is divided into three overarching research studies with different objectives divided into six research chapters. Research study 1 was a field experiment conducted from 2013 to 2017 to examine the effect of CCs (CC vs noCC) under two tillage systems [(no-tillage (NT) and conventional tillage (CT)] on aboveground plant attributes [dry matter yield, C:N ratio and nitrogen uptake (N uptake)], crop yields, available soil N content and N leaching in the vadose zone. The experimental layout was a randomized design with three rotations including corn-noCC-soybean-noCC [CncSnc], corn-cereal rye (Secale cereale L.) –soybean-hairy vetch (Vicia villosa R.) [CcrShv], and corn-cereal rye-soybean-oats+radish (Avena sativa L. + Raphanus sativus L.) [CcrSor] and two tillage systems. Soil samples collected after corn or soybean harvest and CC termination were analyzed for standard soil fertility parameters. Pan lysimeters installed below the ‘A’ horizon with depth varying from 22 to 30 cm were used for measuring soil solution nutrient concentration on weekly or biweekly basis depending on the precipitation. In NT system, the corn yield was 14% greater with CcrShv compared to CncSnc, whereas no significant difference existed in corn yield due to CC treatments within CT. Both CC treatments under NT reduced soybean yield by 24 to 27% compared to noCC. The rotations CcrShv and CcrSor with hairy vetch and oats+radish as preceding CCs resulted in 89% (37.73 vs 19.96 kg ha-1) and 68% (33.46 vs 19.96 kg ha-1) more nitrate-N (NO3-N) leaching than the CncSnc during cash crop season 2015. During the CC season in spring 2016, cereal rye CC in CcrShv and CcrSor reduced the NO3-N leaching by 84% (0.68 kg ha-1) and 78% (0.63 kg ha-1) compared to the CncSnc, respectively, under the CT system. Overall, our results indicated that the CT system had greater N leaching losses compared to NT system due to higher N availability in the tilled soil profile. The goal of the second research study was to understand the mechanisms of N cycling by CCs. Therefore, we applied 15N labeled urea fertilizer (9.2% atom) to corn that followed hairy vetch and noCC in May 2017 to evaluate the contribution of fertilizer and soil organic matter to N leaching and quantify the 15N content of surface runoff after storm events. During the 2017 corn season, repeated soil samples were collected and analyzed for 15N fertilizer recovery in soil at three depths. 15N recovery was higher in the corn that had hairy vetch as the preceding CC than the corn that had noCC by 13.13 and 3.68 kg ha-1 on soil sampling events of 7 and 21 days after planting of corn, respectively, at the depth 15-30 cm. Overall, the cumulative loss of 15NO3-N during corn season 2017 was <2% of the applied fertilizer. The contribution of NO3-N from soil organic matter to leaching was 61% higher for the corn rotation with hairy vetch CC compared to corn rotation with noCC (1.12 vs 0.69 kg ha-1). Research study 3 evaluated the effects of CCs (cereal rye and hairy vetch) and topography (shoulder, backslope, footslope) on corn-soybean production, soil and water quality, nutrient and sediment export in agricultural headwater streams in a paired-watershed experimental design. The crop rotation followed in the CC-watershed was corn-cereal rye-soybean-hairy vetch whereas the rotation in the noCC watershed was corn-noCC-soybean-noCC. Use of hairy vetch CC increased N uptake at shoulder, backslope and footslope positions by 110.90, 85.02, and 44.89 kg ha-1, respectively, when compared to noCC treatment. The corn yield at the shoulder position was increased by 69% in CC-watershed compared to noCC watershed in 2017 likely by providing large N additions following decomposition. Cereal rye increased soybean yield by 17% and 8% at the shoulder and backslope position, respectively in 2016. Additionally, the effects of topography and CCs on soil N levels and N leaching in the watersheds were also evaluated. The NO3-N concentrations measured using suction cup lysimeters in CC-watershed were reduced by 2.54 mg L-1 (67%) when compared to noCC watershed. During the hairy vetch CC season, the reduction in NO3-N concentrations in soil solution was only seen at the footslope position. The excessive N at footslope positions may have been immobilized or denitrified due to soil waterlogging from higher water availability at the footslope. Forty-two and 18 storm events were collected during a 4-yr calibration period and CC-treatment period, respectively. Predictive regression equations developed from the calibration period were used for calculating TSS, NO3-N, NH4-N, and DRP losses of surface runoff for the CC-treatment watershed. The CCs reduced TSS and discharge by 33% and 34%, respectively in the CC-watershed during the treatment period. However, EMCs for NO3-N, NH4-N, and DRP did not decrease. Overall, CCs are a recommended conservation practice for farmers who want to enhance the long term profitability of their production systems, while building soil health and protecting downstream water quality. The CCs have the potential to reduce nutrient leaching, peak/total discharge, improve soil quality and crop yields. However, reduction in leaching will depend on the type of CC (legume vs non-legume crops) used in rotation, the time of termination of CCs, cover crop establishment and number of years under CCs. Synchronizing N availability from CCs to N uptake by cash crop is important for reducing nitrate leaching and increasing crop yields.

Made available in DSpace on 2014-06-12T23:14:48Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo8684_1.pdf: 514323 bytes, checksum: d4cfce8aa464e24d243be276092dc11f (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O objetivo geral desse trabalho foi estudar a relação da adubação orgânica e inorgânica de batatinha em solos arenosos, com a produtividade, nutrição da planta e dinâmica da matéria orgânica e nutriente no solo, em áreas cultivadas com batatinha. O estudo foi dividido em três etapas, cada uma com seus objetivos e metodologias específicas. Etapa 1: As relações entre os teores de nutrientes em solos com adubação orgânica e inorgânica e os teores de nutrientes e produtividade de batatinha foram determinadas, assim como, as relações entre aportes e a lixiviação de N e bases trocáveis. Foram coletadas amostras de solo das camadas de 0 20, 20 40 e 40 60 cm em 18 áreas de produção com adições anuais de esterco variando entre 2 e 40 anos e, como controle, quatro áreas sob pastagem não adubadas. Amostras de solo e planta foram analisadas quanto aos teores de N, P, K, Ca e Mg. A produtividade de batatas grandes teve relação positiva com a entrada de N e produtividade total com N total no solo. Somente o Ca no solo correlacionou-se com os teores na planta, mais não com a produtividade. As bases trocáveis tiveram aumento nas três camadas de acordo com o aumento do esterco aplicado, enquanto o N total só teve aumento nas de 0-20 e 20-40 cm. Etapa 2: O objetivo foi determinar a eficiência do sulfato de amônio (15N) mais esterco na adubação da batatinha e do efeito residual no milheto (Pennisetum glaucum) cultivado em seqüência. Em experimento de campo em Neossolo regolítico foi comparada a combinação de 16 t ha-1 esterco + 80 kg ha-1 de N, utilizada mais freqüentemente na região, com doses de 11 t ha-1 de esterco combinadas com 0, 40 e 80 kg ha-1 de N em doses únicas ou parceladas. A fonte de sulfato de amônio utilizado estava enriquecida em 15N (2,5 % de abundância). Em todos os tratamentos avaliou-se a produção de matéria seca nos tubérculos e na parte aérea do milheto alem da composição isotópica do N nesses materiais. A adubação com dose tradicional é excessiva neste solo, uma vez que a redução para 11 t ha-1 esterco e 40 kg ha-1 de N mineral não resultou em queda de produtividade das culturas; no entanto, houve queda no caso de adubação única com esterco. Etapa 3: A mineralização do esterco foi estimada por três métodos: emissão em de C-CO2 em campo, incubação de solo em laboratório e perda de matéria seca em bolsas de rede plástica. O C-CO2 emitido na superfície do solo foi capturado com solução de NaOH, utilizando câmaras acondicionadas na superfície do solo, em parcelas sem e com (11 t ha-1) aplicação de esterco. Em laboratório foi feita a incubação de solo com adição de esterco (11 t ha-1), combinado ou não com sulfato de amônio (60 kg N ha-1), em recipientes de 2000 ml hermeticamente fechados contendo NaOH para captura do CO2, durante 180 dias. As bolsas de decomposição com adição de esterco (11 t ha-1) com e sem sulfato de amônio (60 kg N ha-1), enterradas a 15 cm de profundidade, foram acompanhadas durante 110 dias. A decomposição do esterco, aplicado isoladamente, estimado via emissão de C-CO2 em campo foi inferior a 5%. No ensaio de laboratório a decomposição, estimada pelo acumulado de C-CO2 emitido, foi muito baixa, 5 e 3,5 % para o esterco aplicado isoladamente e com sulfato de amônio, respectivamente, em 180 dias de incubação. A aplicação de esterco combinado com N mineral apresentou menor emissão de C-CO2 comparado com aplicação isolada. As perdas de matéria orgânica do esterco das bolsas plásticas foram de 41 e 51 % nas parcelas sem e com aplicação de N mineral, respectivamente. Acredita-se que a lenta decomposição do esterco foi determinada pela sua alta relação C/N (38) e alto teor de lignina (14 %). A quantidade de esterco habitualmente utilizada pelos produtores é excessiva, o que favorece a translocação de nutrientes para camadas mais profundas, representando prejuízo econômico e possível risco ambiental. Os resultados obtidos nos ensaios de decomposição e de produção de batata indicam que o esterco não é uma fonte imediata de N e sua aplicação deve ser acompanhada de fontes mais ricas nesse nutriente e de liberação mais rápida. O efeito residual do adubo aplicado foi expressivo para a cultura do milheto cultivado em sucessão, pois o mesmo recuperou grande parte do N mineral adicionado à batatinha e mostrou ser uma alternativa como forrageira em condições de semi-árido

Submitted by Amanda Silva (amanda.osilva2@ufpe.br) on 2015-03-03T14:28:46Z No. of bitstreams: 2 Dissertação Reginaldo Alves Ferreira Neto.pdf: 377826 bytes, checksum: f3bbb55af38eeddbed445dc74b4eba21 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-03T14:28:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação Reginaldo Alves Ferreira Neto.pdf: 377826 bytes, checksum: f3bbb55af38eeddbed445dc74b4eba21 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013 / REPENSA; CAPES / O uso de leguminosas fixadoras como adubos verdes é uma tecnologia que pode propiciar a substituição ou a complementação da adubação mineral, além de representar uma fonte de matéria orgânica e proporcionar uma proteção física ao solo, garantindo uma maior sustentabilidade dos sistemas agrícolas. No semiárido brasileiro, as áreas convertidas à agricultura perdem carbono e nutrientes com velocidade muito maior que as encontradas em outras regiões, sendo a adubação verde uma alternativa tecnológica para reduzir o uso de fertilizantes nitrogenados e aumentar a sustentabilidade dos sistemas agrícolas. O objetivo desse trabalho foi estimar as quantidades de biomassa e de nitrogênio aportadas por coquetéis de plantas utilizadas como adubos verdes e os efeitos desses coquetéis sobre a produtividade do melão irrigado, cultivado na Região do Vale do São Francisco. O estudo foi conduzido em campo, na Estação Experimental Mandacaru da Embrapa Semiárido, localizada no município de Juazeiro, Bahia (09°24’S; 40°26’O; 375,5 m). Foram testados três sistemas de adubos verdes (2 coquetéis de espécies e vegetação espontânea) e dois sistemas de preparo do solo (com e sem revolvimento para incorporação dos adubos verdes) previamente ao cultivo do melão amarelo (Cucumis melo L.), variedade F1-1000. As espécies incluídas nos coquetéis foram: gramíneas, milho (Zea mays L.), milheto (Pennisetum glaucum L.) e sorgo (Sorghum bicolor (L). R. Br.), leguminosas, feijão de porco (Canavalia ensiformis (L.) DC), feijão-caupi (Vigna unguiculata (L.) Walp) e crotalária (Crotalaria spectabilis Roth) e oleaginosa, girassol (Helianthus annuus L), em diferentes proporções. Como sistemas de preparo foram utilizadas duas condições, com incorporação dos adubos verdes (revolvimento do solo com aração e gradagem) e sem incorporação. As plantas dos coquetéis vegetais foram manejadas após atingir o seu estágio de pleno florescimento, 70 dias após o plantio (DAP), segundo os tratamentos. No tratamento sem revolvimento, as plantas foram cortadas e os resíduos permaneceram na superfície do solo. No tratamento com revolvimento, as plantas foram incorporadas ao solo e posteriormente foi feito o cultivo do melão. Antes do corte ou incorporação, foram determinadas as biomassas produzidas por cada espécie dos coquetéis vegetais e das plantas espontâneas. Nessas biomassas foram determinados os teores de N total (%), C total (%), 15N (‰) e 13C (‰). A fixação biológica do nitrogênio foi estimada utilizando a metodologia da abundância natural de 15N. As quantidades de N acumulado e de C e N fixados foram calculadas pelo produto dos teores desses elementos pelas respectivas biomassas. Por ocasião da colheita do melão, foram estimados a biomassa aérea, o número, produtividade e peso médio dos frutos. Não houve diferença significativa na produção de biomassa, N total acumulado e C fixado pelas plantas dos coquetéis verdes utilizados, porém a biomassa produzida pelos adubos verdes foram três vezes maiores do que a registrada na vegetação espontânea. Como esperado, todas leguminosas fixaram N com δ15N variando entre 1,38 ‰ (feijão-caupi) e 3,25 ‰ (feijão de porco). Além das leguminosas, as gramíneas também apresentaram baixos teores de 15N, indicando que essas plantas podem estar obtendo N através de FBN. O sorgo apresentou o menor δ15N (0,34 ‰), entre todas as plantas dos coquetéis, e os maiores valores de %Ndda registrados, sendo de 71,85‰ no coquetel 1 e 92,34‰ no coquetel 2. A adição de C e N oriundos dos adubos verdes não influenciou a produtividade e o número de frutos do melão.

<p>Cover cropping is an effective management practice for reducing nitrogen (N) losses to the environment from agriculture fields in the Midwest. Cereal rye (CR; <i>Secale cereale L</i>.) and hairy vetch (HV; <i>Vicia villosa Roth</i>) are two of the most common cover crop species grown in the region. However, limited cover crop adoption in the region is partly due to a dearth of knowledge addressing the effect of cover crops on nitrogen cycling and grain production within corn and soybean conservation cropping systems. The following studies were designed to address knowledge gaps in the current literature regarding the rate, quantity, and timing of cover crop residue C and N release; the fate of CR N following termination; and the effects of cover crops specifically on soybean growth, N assimilation, and yield. Data from this study revealed that growers should be aware that cover crop nutrient release may result in a “tug-of-war” between the soil microbiome and cash crops for soil inorganic-N. Additionally, we observed that CR N is used minimally by the subsequent crop; thus, growers should value CR N as a long-term benefit, such as building SOM. Finally, we found that added pressure from CR during early soybean growth may reduce soybean resilience, and in a wet year result in yield loss.</p>

Nitrogen is the most frequently limiting nutrient in southern pine plantations.  Previous studies found that only 10 to 25% of applied urea fertilizer N is taken up by trees.  Enhanced efficiency fertilizers could increase tree uptake efficiency by controlling the release of N and/or stabilize N.  Three enhanced efficiency fertilizers were selected as a representation of fertilizers that could be used in forestry: 1) NBPT treated urea (NBPT urea), 2) polymer coated urea (PC urea), and 3) monoammonium phosphate coated NBPT treated urea (MC NBPT urea). Urea, MC NBPT urea, and NBPT urea fertilizer treatments showed an extractable NH4+ spike 14 days after fertilization while the polymer coated urea showed a spike in NH4+ 49 days after fertilization. Total ecosystem recovery of fertilizer in each treatment was; MC NBPT urea, 51.29 g N; NBPT urea, 48.87 g N; urea, 45.09 g N; and PC urea, 31.30 g N which represents 78.7%, 74.7%, 72.1%, and 47.6% respectively of the total N applied.  For the MC NBPT urea, NBPT urea, and PC urea treatments the largest sinks for N were the forest floor and mineral soil.  The largest sink for fertilizer applied N in the urea treatment was in the tree.  The 2011 foliage cohort was the largest sinks for fertilizer N recovered by the tree.  N volatilization was around 20% for all fertilizer treatments except polymer coated fertilizer, which was 1.1%.  Urea preformed the same as the soluble enhanced efficiency fertilizers and better than the PC urea fertilizer.  The results emphasize the importance of climatic conditions on fertilizer release and effectiveness. / Master of Science

A teoria do limite de similaridade é uma teoria central para o entendimento da estruturação das comunidades ecológicas, e prevê que a coexistência de duas espécies de forma estável somente é possível caso exista um limite de semelhança entre elas. Nesse sentido, é esperado que ocorra partilha de recursos entre espécies simpátricas aparentadas como Podocnemis unifilis e Podocnemis expansa, dois quelônios amplamente distribuídos e de grande importância econômica e cultural na região amazônica. Assim, o objetivo deste estudo foi determinar os padrões de consumo de duas espécies simpátricas de quelônios, P. unifilis e P. expansa, além de verificar possíveis interações tróficas que se estabeleçam entre elas, considerando suas possíveis variações sexuais, no rio Javaés, Estado do Tocantins, Brasil. Desta forma, foram feitas análises dos conteúdos estomacais e análises isotópicas das unhas de indivíduos dessas espécies visando a determinação de suas amplitudes e sobreposições de nicho alimentar e isotópico. As sobreposições de nicho alimentar foram comparadas às sobreposições de comunidade idealizadas sem competição, por meio de modelos nulos. As sobreposições de nicho isotópico foram calculadas através de elipses bayesianas. As espécies apresentaram baixos valores de amplitude de nicho independente da medida. Entretanto, apresentaram alta sobreposição de nicho alimentar e nenhuma sobreposição de nicho isotópico. Amplitudes foram sempre reduzidas e sobreposições sempre elevadas entre os sexos. As diferenças entre as sobreposições de nicho das espécies medidas a partir das duas metodologias se relacionaram a importância de outras dimensões além da alimentar para o nicho isotópico. Os padrões de uso de recursos observados indicam que competição por alimento não está sendo relevante para a coocorrência das espécies no sistema estudado, possivelmente devido à altas disponibilidades dos recursos alimentares utilizados por P. unifilis e P. expansa. / The limiting similarity theory is a central theory for the comprehension of the structure of ecological communities, and predicts that the stable coexistence of two species is possible only if there is a limit of similarity between them. Therefore, it is expected to occur resource partitioning among sympatric related species as Podocnemis unifilis and Podocnemis expansa, two freshwater turtles widely distributed and of great economic and cultural importance in the Amazon region. The objective of this study was to determine the consumption patterns of two sympatric species of freshwater turtles, P. unifilis and P. expansa, and to identify possible trophic interactions to be established between them, considering its possible sexual variations, in the Javaés River, State of Tocantins, Brazil. Thus, were made analyzes of stomach content and isotopic analyzes of claws from individuals of these species in order to determine their amplitudes and dietary overlaps of food niche and isotopic niche. The food niche overlaps were compared with overlaps of idealized communities without competition, through null models. The isotopic niche overlaps were calculated using bayesian ellipses. The species had low niche amplitude values independent of the measure. However, the species showed high overlap of food niche and no isotopic niche overlap. Amplitudes were always reduced and overlap always high between the sexes. Differences between the niche overlaps of the species measures due the two methodologies were related to the importance of other dimensions beyond that represented by feeding to the isotopic niche. The observed patterns of resources usage indicate that competition for food is not being relevant to the co-occurrence of these species in the system studied, possibly due to the high availability of food resources used by P. unifilis and P. expansa.

O Níquel (Ni) é um micronutriente para as plantas, por ser componente estrutural das enzimas urease e hidrogenase, que desempenham função no metabolismo do nitrogênio (N) nas plantas leguminosas. A aplicação de Ni via tratamento de semente em soja pode potencializar o processo de fixação biológica de nitrogênio (FBN) com a finalidade de proporcionar maior produção de biomassa da parte aérea e de grãos. Objetivou-se com este trabalho avaliar o efeito da aplicação de doses de Ni, via tratamento de semente, no processo de FBN em plantas de soja, por meio da atividade de nitrogenase (ANase) e da abundância natural de 15N (? 15N?). Foi realizado um experimento em casa de vegetação, em condições controladas. O genótipo de soja BMX POTÊNCIA RR foi cultivado em solo arenoso e submetido à aplicação de 0; 45; 90; 135; 180; 360; e 540 mg kg-1 de Ni aplicado via tratamento de semente. As plantas de soja foram conduzidas até o estádio fenológico R7 (maturação dos grãos). Foram avaliadas a concentração de macro e micronutrientes nas folhas utilizadas para diagnose, determinou-se o teor de clorofila, a atividade enzimática da urease, bem como se quantificou a massa seca de nódulos, no estádio fenológico R1 (Início da floração: até 50% das plantas com flor). Foram ainda determinados: as produções de massa seca de parte aérea e de grãos, o índice de colheita, os acúmulos de Ni e de N na semente e a contribuição da fixação biológica de nitrogênio, por meio da técnica de abundância natural de 15N e indiretamente através da técnica da redução do acetileno (atividade da nitrogenase). Observou-se que as doses de Ni exerceram efeitos em todos os parâmetros avaliados. A aplicação de Ni na dose de 45 mg kg-1 aumentou a fixação biológica de N na ordem de 12% em relação ao tratamento controle (sem adição de Ni) e incrementou o acúmulo de Ni e de N no grão, com efeito na atividade da enzima urease. A aplicação de 45 e 90 mg kg-1 de níquel via semente resultou, respectivamente, no aumento de 67% e 77% da atividade da NAase em relação ao controle. Pela análise da abundância natural de 15N no grão (?15N?) observou-se que houve diferença na FBN entre os tratamentos e que a aplicação da dose de 45 mg kg-1, de Ni via semente, revelou que 99% do N acumulado no grão foi proveniente da FBN, enquanto que no tratamento sem adição de Ni via semente, a contribuição da FBN foi de apenas 77%. Nas condições do experimento, a aplicação de Ni na semente refletiu em maior produção de massa seca de parte aérea e na produção de grãos de soja / Nickel (Ni) is an essential micronutrient for plants due to its role on structural component of the enzymes urease and hydrogenase, which perform nitrogen (N) metabolism in legumes plants. Seed treatment with Ni in soybean might improve the symbiotic or biological nitrogen fixation (BNF) process, by increasing biomass production and grain yield. The objective of this study was to evaluate the effect of soybean seed treatment with Ni rates on the biological nitrogen fixation (BNF) process by evaluating the nitrogenase activity (NAase), the natural 15N abundance (? 15N ?) and urease activity in soybean plants, as well. The experiment was carried out in greenhouse with controlled conditions. The soybean cultivar used was BMX POTÊNCIA RR, which was grown in sandy soil, and submitted to application of 0, 45, 90,135, 180, 360 and 540 mg kg-1 of Ni on the seed treatment. Soybean plants were grown up to the R7 developmental stage (grain maturity). Macro and micronutrients concentration in the leaves used for diagnosis, as well as the chlorophyll content and urease activity have been determined on these tissues, and dry weight of nodules were evaluated in developmental stage R1 (flowering stage). The following measurements also were made: dry matter yield of plant top, dry matter yield of grains, the harvest index, uptake of Ni and N in the seed and the contribution of biological nitrogen fixation by 15N natural abundance and to indirectly way by the reduction of acetylene technique (nitrogenase activity), as well. It was observed that Ni rates influenced all parameters. Application of Ni rate of 45 mg kg-1 increased biological nitrogen fixation in the order of 12% as compared to the control. Ni rates of 45 and 90 mg kg-1 via seed treatment increased the NAase activity, respectively, in 67% and 77% compared to the control. Other benefits of Ni-soybean seeds treatment were the increased accumulation of Ni and N on the grain and its positive influence on the urease activity. By analyzing the natural abundance of 15N on the grain (?15N ?) it was observed that there were differences between treatments in the symbiotic nitrogen fixation. Around 99% of total N taken up in the seeds came from biological nitrogen fixation by supplying Ni-seed application rate of 45 mg kg-1, whereas in the control, the contribution of BNF was only 77%. In these experimental conditions, seed treatment with Ni reflected in higher dry matter production of plant top and grain yield

A ciclagem do nitrogênio (N) apresenta dinâmica complexa, pelas múltiplas transformações e por sua mobilidade no sistema solo-planta-atmosfera. Assim, o estudo das taxas de conversão do ciclo interno de N é fundamental, visto que essas taxas têm efeito direto na produtividade e na qualidade ambiental de um agroecossistema. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da temperatura e umidade na taxa de mineralização bruta de N (TMB) em solos cultivados com canade- açúcar no estado de São Paulo, e por meio de modelo matemático, estimar a TMB considerando as variações de temperatura e umidade do solo in situ. Foram utilizados um LATOSSOLO VERMELHO distrófico (LVd) e um LATOSSOLO VERMELHO eutrófico (LVe), coletados nos municípios de Piracicaba e Santa Cruz das Palmeiras, respectivamente. As amostragens foram realizadas nas camadas de 0-10, 10-20 e 20-30 cm do solo, em julho de 2010. A quantificação da TMB em laboratório foi realizada por meio de incubações nas temperaturas de 15, 20, 25 e 30 °C, além de quatro umidades (30, 40, 60 e 80 % da capacidade máxima de retenção de água - CMRA). Foi utilizada a técnica da diluição do isótopo 15N, com aplicação de solução de (15NH4)2SO4 nas amostras de solo e determinação do teor de N-NH4 + e da abundância isotópica 48 e 96 h após a marcação. A simulação da mineralização bruta em condições de campo foi efetuada por meio das isotermas da TMB juntamente com dados de umidade e temperatura do solo dos dois ensaios. O período modelado ocorreu entre as fases de adubação e colheita da soqueira. O conteúdo de N-NH4 + do solo apresentou valores reduzidos nas diferentes temperaturas, independentemente da camada, umidade e tipo de solo. As TMB foram relativamente baixas (menores que 2,5 mg kg-1 dia-1 de N) para todos os tratamentos. Em geral, a taxa de consumo bruto (TCB) foi maior que a TMB, indicando alta imobilização/nitrificação. Foi verificado estímulo na TMB com o aumento da umidade e temperatura, para ambos os solos. A TMB e TCB foram maiores na temperatura de 25 °C e a 60 % da CMRA. A modelagem matemática indicou maior TMB entre os meses de novembro a março, marcada pelas chuvas intensas e temperaturas elevadas. O acúmulo de N-NH4 + amonificado durante os meses simulados alcançou 133 e 91 kg ha-1 para os solos LVe e LVd respectivamente.. A metodologia de diluição do isótopo 15N é uma potencial ferramenta para quantificar a mineralização de N / The N cycling has a complex dynamics, due to the multiple transformations and its mobility in the soil-plant-atmosphere. Thus, the study of the conversion rates of the N internal cycle is crucial because these rates have direct effect on yield and environmental quality of an agroecosystem. The aim of this study was to evaluate the effect of temperature and humidity on gross N mineralization (GNM) in sugarcane cropped soils in São Paulo state, and through mathematical model estimates the GNM considering the variations of soil temperature and humidity in situ. Was used a Typic Hapludox (TH) and a Typic Eutrustox (TE), sampled in the cities of Piracicaba and Santa Cruz das Palmeiras respectively. Samples were taken at 0-10, 10-20 and 20-30 cm soil, in July 2010. Quantification of GNM in the laboratory was performed by incubation at 15, 20, 25 and 30 °C, and four humidities (30, 40, 60 and 80 % of the water holding capacity - WHC). Was used the 15N isotope dilution technique, with application of (15NH4)2SO4 solution in the soil samples and subsequent determination of N-NH4 + and isotopic abundance after 48 and 96 h of labeling. The simulation of gross mineralization under field conditions was performed through the GNM isotherms and the data from soil moisture and temperature of the two sites. The modeled period was between the N fertilization and sugarcane harvesting phases. The N-NH4 + soil content showed reduced values at different temperatures, regardless of layer, moisture and soil type. The GNM were relatively low (less than 2.5 mg kg-1 day-1 of N) for all treatments. In general, the gross consumption (GC) was higher than the GNM, indicating high immobilization/nitrification. Stimulation was observed in GNM with increasing humidity and temperature, in both soils. The GNM and GC were higher at 25 °C and 60 % of WHC. Mathematical modeling indicated higher GNM between the months November to March, marked by heavy rains and high temperatures. The accumulation of mineralized N-NH4 + in the model achieved 133 and 91 kg ha-1 for soils and LVe LVd respectively. The 15N isotope dilution method is a potential tool to quantify the N mineralization.

A aplicação de substâncias húmicas (SH) em misturas com ureia pode aumentar a eficiência do uso de N (EUN) em soqueiras e também melhorar a produtividade de cana-de-açúcar por favorecer a atividade de proteínas relacionadas ao processo de absorção de nutrientes. Neste sentido, experimentos de laboratório, casa-de-vegetação e de campo foram desenvolvidos com os seguintes objetivos: (i) Avaliar e caracterizar SH extraídas de turfa em misturas com soluções de N-ureia, quantificando teores de N-mineral e a volatilização de NH3. (ii) Quantificar a produtividade de colmos e atributos tecnológicos da cana-de-açúcar adubados com doses de SH, doses de ureia e misturas de doses ureia+SH em experimentos de campo. (iii) Estudar a eficiência de recuperação do 15N-ureia em misturas com SH e ácidos húmicos (AH) aplicados às folhas de cana-de-açúcar. (iv) Estimar a biomassa, acúmulo de nutrientes (N, P, K), particionamento (folhas secas, colmo e ponteiros) e a relação (N:P, N:K) destes nutrientes nas soqueiras de cana-de-açúcar com diferentes níveis de produtividade. Em experimento de laboratório, após a extração, purificação e caracterização das SH, foram preparadas as misturas com doses crescentes de ureia. Constatou-se a hidrólise de parte do N-amídico, transformando-o em N-NH4+ e que a concentração de ureia nas misturas pode interferir na hidrólise da mesma. A mistura da solução de ureia com SH (15% de N), com o pH corrigido (pH=7), possibilitou a redução nas perdas de NH3 por volatilização do solo. Em estudos de campo, com doses de N-ureia (0, 25, 50, 75 e 100 kg ha-1), doses de SH (0, 100, 200, 300 e 400 L ha-1) e mistura destas doses: ureia+HS, verificou-se que em três áreas estudadas, duas houve resposta aos fertilizantes nitrogenados ureia e misturas ureia+SH. Em geral, as doses de ureia+SH promoveram aumento significativo de 6% de rendimento de colmos (TCH) e incremento de 4,5% da produção de açúcar (Mg ha-1) comparando somente com a aplicação de doses de ureia. Em dois experimentos de casa-de-vegetação foram realizadas aplicações às folhas de cana-de-açúcar de ureia, ureia+AH e ureia+SH. Na média dos dois experimentos, a recuperação de 15N (EUN) foi maior para a ureia + SH (49%) em comparação com ureia + AH (43%) e apenas ureia (37%). A fertilização foliar com ureia + SH aumentou o valor total de proteína (7, 24, 17 e 93%) quando comparado com aplicação somente de ureia após 96, 192, 360 e 720 horas da aplicação foliar, respectivamente. O particionamento dos nutrientes (N, P e K) nos órgãos da cana-de-açúcar (folha seca, ponteiros e colmos) indicam que maiores produtividades de colmo foram obtidas com elevados acúmulos desses nutrientes no ponteiro e maior equilíbrio da relação de N:P (6:1) e N:K (0,5:1). A mistura de ureia com SH é uma estratégia viável que promove aumento de rendimento de colmos, maior produção de açúcar e ainda aumento da EUN. No entanto, para sistemas com altas produtividades é necessário observar a relação e o equilíbrio dos nutrientes principalmente nos componentes com alta atividade fotossintética (ponteiros de cana-de-açúcar). / Humic substances (HS) in mixture with urea can improve N use efficiency (NUE) and sugarcane yield when applied in ratoon. In this regard, lab experiments, greenhouse and field studies have been developed with the following goals: (i) Evaluate and characterize HS extracted from peat in mixtures with urea solutions, quantifying N-mineral content and NH3 volatilization. (ii) Quantify sugarcane yield and technological attributes of sugarcane ratoon fertilized with HS rates, urea rates and mixtures of the fertilizers: HS+urea on field experiments. (iii) Evaluate the recovery efficiency of 15N-urea mixture with HS and humic acid (HA) applied on sugarcane leaf. (iv) To estimate the biomass, nutrient uptake (N, P, K), partitioning (dry leaves, stem and tops) and the ratio (N:P,N:K) of these nutrients in the sugarcane ratoon with different levels of productivity. In the lab, after extraction, purification and characterization of HS, mixtures with rates of urea were performed. It was observed that this mixture was promoted by urea hydrolysis transforming into N-NH4+ and concentration of N-urea may interfere in the hydrolysis. The experiment to evaluate the volatilization was observed that the mixture of HS and urea solution with a fixed pH (pH = 7) led to the reduction in losses by volatilization of NH3. In field studies, N-urea rates (0, 25, 50, 75 and 100 kg ha-1), HS rates (0, 100, 200, 300 and 400 L ha-1) and mixing these doses: urea + HS. In two of the three studies there were response to the urea nitrogen fertilizers, urea and mixtures HS+urea. In general, urea doses + HS promoted significant increase of 6% yield of stalks (TCH) and 4.5% increase in sugar production (Mg ha-1) compared only with the application of urea. In greenhouse experiments applications were performed via foliar urea, urea+HA and urea+HS. The average of the two experiments, the recovery of 15N (NUE) was added to the HS + urea (49%) compared with HA+urea (43%) and only urea (37%). The foliar application of urea+HS increased the total protein value (7, 24, 17 and 93%) compared with the application of urea for only 96, 192, 360 and 720 hours following fertilizer application, respectively. In addition, there was a nutrient partitioning study (N, P and K) in the components of sugarcane (dry leaf, tops and stems). It was observed for nutrient partitioning process that dry leaves had lower nutrient content (N, P, and K) and broader N:P/N:K ratios when compared with tops and stalks. Greater sugarcane yield and narrowed N:P ratio (6:1) were documented for tops of sugarcane when increasing both N and P content. However, for high systems yields it is necessary check the ratio and balance of nutrients in the components with high photosynthetic activity (tops of sugarcane).

O Níquel (Ni) é um micronutriente para as plantas, por ser componente estrutural das enzimas urease e hidrogenase, que desempenham função no metabolismo do nitrogênio (N) nas plantas leguminosas. A aplicação de Ni via tratamento de semente em soja pode potencializar o processo de fixação biológica de nitrogênio (FBN) com a finalidade de proporcionar maior produção de biomassa da parte aérea e de grãos. Objetivou-se com este trabalho avaliar o efeito da aplicação de doses de Ni, via tratamento de semente, no processo de FBN em plantas de soja, por meio da atividade de nitrogenase (ANase) e da abundância natural de 15N (? 15N?). Foi realizado um experimento em casa de vegetação, em condições controladas. O genótipo de soja BMX POTÊNCIA RR foi cultivado em solo arenoso e submetido à aplicação de 0; 45; 90; 135; 180; 360; e 540 mg kg-1 de Ni aplicado via tratamento de semente. As plantas de soja foram conduzidas até o estádio fenológico R7 (maturação dos grãos). Foram avaliadas a concentração de macro e micronutrientes nas folhas utilizadas para diagnose, determinou-se o teor de clorofila, a atividade enzimática da urease, bem como se quantificou a massa seca de nódulos, no estádio fenológico R1 (Início da floração: até 50% das plantas com flor). Foram ainda determinados: as produções de massa seca de parte aérea e de grãos, o índice de colheita, os acúmulos de Ni e de N na semente e a contribuição da fixação biológica de nitrogênio, por meio da técnica de abundância natural de 15N e indiretamente através da técnica da redução do acetileno (atividade da nitrogenase). Observou-se que as doses de Ni exerceram efeitos em todos os parâmetros avaliados. A aplicação de Ni na dose de 45 mg kg-1 aumentou a fixação biológica de N na ordem de 12% em relação ao tratamento controle (sem adição de Ni) e incrementou o acúmulo de Ni e de N no grão, com efeito na atividade da enzima urease. A aplicação de 45 e 90 mg kg-1 de níquel via semente resultou, respectivamente, no aumento de 67% e 77% da atividade da NAase em relação ao controle. Pela análise da abundância natural de 15N no grão (?15N?) observou-se que houve diferença na FBN entre os tratamentos e que a aplicação da dose de 45 mg kg-1, de Ni via semente, revelou que 99% do N acumulado no grão foi proveniente da FBN, enquanto que no tratamento sem adição de Ni via semente, a contribuição da FBN foi de apenas 77%. Nas condições do experimento, a aplicação de Ni na semente refletiu em maior produção de massa seca de parte aérea e na produção de grãos de soja / Nickel (Ni) is an essential micronutrient for plants due to its role on structural component of the enzymes urease and hydrogenase, which perform nitrogen (N) metabolism in legumes plants. Seed treatment with Ni in soybean might improve the symbiotic or biological nitrogen fixation (BNF) process, by increasing biomass production and grain yield. The objective of this study was to evaluate the effect of soybean seed treatment with Ni rates on the biological nitrogen fixation (BNF) process by evaluating the nitrogenase activity (NAase), the natural 15N abundance (? 15N ?) and urease activity in soybean plants, as well. The experiment was carried out in greenhouse with controlled conditions. The soybean cultivar used was BMX POTÊNCIA RR, which was grown in sandy soil, and submitted to application of 0, 45, 90,135, 180, 360 and 540 mg kg-1 of Ni on the seed treatment. Soybean plants were grown up to the R7 developmental stage (grain maturity). Macro and micronutrients concentration in the leaves used for diagnosis, as well as the chlorophyll content and urease activity have been determined on these tissues, and dry weight of nodules were evaluated in developmental stage R1 (flowering stage). The following measurements also were made: dry matter yield of plant top, dry matter yield of grains, the harvest index, uptake of Ni and N in the seed and the contribution of biological nitrogen fixation by 15N natural abundance and to indirectly way by the reduction of acetylene technique (nitrogenase activity), as well. It was observed that Ni rates influenced all parameters. Application of Ni rate of 45 mg kg-1 increased biological nitrogen fixation in the order of 12% as compared to the control. Ni rates of 45 and 90 mg kg-1 via seed treatment increased the NAase activity, respectively, in 67% and 77% compared to the control. Other benefits of Ni-soybean seeds treatment were the increased accumulation of Ni and N on the grain and its positive influence on the urease activity. By analyzing the natural abundance of 15N on the grain (?15N ?) it was observed that there were differences between treatments in the symbiotic nitrogen fixation. Around 99% of total N taken up in the seeds came from biological nitrogen fixation by supplying Ni-seed application rate of 45 mg kg-1, whereas in the control, the contribution of BNF was only 77%. In these experimental conditions, seed treatment with Ni reflected in higher dry matter production of plant top and grain yield