Inoculation with diazotrophic bacteria is well documented as a means to enhance growth and increase yields of various crops, especially when used as an alternative or a supplement to the use of nitrogenous fertilizers and agrochemicals for sustainable agriculture. Nitrogen is the most limiting nutrient for increasing crop productivity, and the use of chemical sources of N fertilizers is expensive, and may contribute to environmental pollution. Therefore, there is a need to identify diazotrophic inoculants as an alternative or supplement to N-fertilizers for sustainable agriculture. The search for effective diazotrophic bacterial strains for formulation as biofertilizers has been going on for over 40 years and a number of inoculant biofertilizers have been developed and are commercially available. In the current study, 195 free-living diazotrophic bacteria were isolated from soils collected from the rhizosphere and leaves of different crops in different areas within the KwaZulu-Natal Province, Republic of South Africa. Ninety five of the isolates were selected for further screening because they were able to grow on N-free media using different carbon sources. Isolates that were very slow to grow on N-free media were discarded. Of these, 95 isolates were screened in vitro for growth promotion traits tests including tests for ammonia production and acetylene reduction. The best 20 isolates that were also able to reduce acetylene into ethylene were selected for growth-promotion trials on maize under greenhouse conditions. Of the 20 isolates, ten isolates enhanced (P = 0.001) growth of maize above the Un-inoculated Control. Molecular tests were conducted to identify the ten most promising isolates selected in the in vitro study. In the greenhouse study, these diazotrophic isolates were screened for their ability to enhance various growth parameters of maize (Zea mays L.), following various inoculation techniques (drenching, seed treatment, foliar spray and combination of these). Inoculations with the five best diazotrophic isolates by various methods of application increased dry weight and leaf chlorophyll content (P < 0.001, P = 0.001), respectively, compared to the Untreated Control. Although, all methods of application of diazotrophic inoculants used in this study resulted in increased dry weight and leaf chlorophyll content, combined methods of application (seed treatment + drenching) and sole application (seed treatment) were significantly more (P < 0.05) efficient. The best five most promising isolates were identified for growth promotion of maize under greenhouse conditions. They were also assessed for their effects on germination of wheat in vitro and were further tested in combination with various levels of nitrogenous fertilizer for growth-promotion of wheat (Triticum aestivum L.). These five isolates were also investigated for their potential to enhance growth and yields of maize and wheat crops in field trials, when combined with a low dose of nitrogenous fertilizer. These isolates were further studied for their contribution for enhancing plant growth through nitrogen fixation by predicting N content in leaves using a chlorophyll content meter (CCM-200) and correlated to extractable chlorophyll level at R2 = 0.96. In this study, relative to the Un-inoculated Control, the best five isolates enhanced growth of maize and wheat when combined with a 33% N-fertilizer levels for a number of growth parameters: increased chlorophyll levels and heights of maize, shoot dry weight of maize and wheat; and enhanced root and shoot development of these crops in both greenhouse and field conditions. The best contributions of diazotrophic bacteria was achieved by Isolate LB5 + 0% NPK (41%), V9 + 65% NPK (28.9%), Isolate L1 + 50% NPK (25%), Isolate L1 + 25%NPK (22%) and LB5 + 75% NPK (15%) undergreenhouse conditions. At 30 or 60 DAP, isolates with 33%N-fertilizer caused relatively higher dry weight than the 100%NPK. Inoculation of Isolate StB5 without 33N% fertilizer cuased significant (P<0.005) increases in stover dry weight. In field studies, inoculation of diazotrophic bacteria alone or with 33%N-fertilizer resulted in relatively greater increases of dry weight, stover dry weight, number of spikes and yield at different growth stages higher than the Un-inoculated or Unfertilized Control. However, the increases were not statistically significant. The use of microbial inoculants in combination with low doses of nitrogenous fertilizers can enhance crop production without compromising yields. The isolates obtained in this study can effectively fix nitrogen and enhance plant growth. The use of microbial inoculants can contribute to the integrated production of cereal crops with reduced nitrogenous fertilizer inputs, as a key component of sustainable agriculture. / Ph.D. University of KwaZulu-Natal, Pietermaritzburg 2013.

A concentração atmosférica dos gases do efeito estufa (GEE), como dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) e óxido nitroso (N2O), tem aumentado significativamente desde o início da Revolução Industrial e a agricultura contribui de maneira expressiva para este aumento. O solo é um importante reservatório de carbono (C) e nitrogênio (N) e, em função do manejo, parte deste reservatório pode ser liberado para a atmosfera e contribuir para o aumento da concentração de GEE. Contudo, algumas práticas de manejo favorecem o aumento dos estoques de C e N no solo e são de grande importância para mitigar o aquecimento global. O sistema de colheita da cana-deaçúcar sem queima da palhada é uma prática que aumenta a deposição de resíduos sobre a superfície e afeta os estoques de C e N no solo, enquanto a adubação nitrogenada pode influenciar nas emissões de CO2 e N2O. A primeira etapa deste trabalho comparou os estoques de C e N totais e os teores de C na biomassa microbiana do solo em áreas de cana-de-açúcar colhidas com e sem queima da palhada. Nas profundidades 0-10 cm e 10-20 cm, os estoques de C e N foram maiores para o manejo sem queima. Na camada 0-30 cm, os estoques de C representaram 60 e 53 % e os de N representaram 55 e 50 % dos estoques totais acumulados na camada 0-100 cm, para as áreas sem queima e com queima, respectivamente. Em função da adoção do manejo sem queima a taxa de acúmulo de C no solo foi de 0,7 Mg ha-1 ano-1, enquanto o N apresentou uma taxa de redução de 0,25 Mg ha-1 ano-1. Os teores microbianos de C entre 0 e 20 cm de profundidade variaram de 184,20 a 349,27 mg kg-1 nas áreas sem queima e de 198,85 a 291,77 mg kg-1 nas áreas com queima. O tempo de adoção do sistema sem queima favoreceu o aumento do conteúdo de C microbiano no solo. A segunda etapa deste trabalho consistiu na avaliação das emissões de GEE em função da adubação nitrogenada em cana-de-açúcar. Foram realizados três experimentos, onde se comparou o efeito de duas fontes de N mineral: uréia e nitrato de amônio. Em condições de laboratório, testaram-se as doses de 60, 80 e 120 kg ha-1 de N. Foram observadas influências das fontes e doses de N nas emissões de N2O, sendo as maiores emissões associadas à uréia. Em condições de campo, testando as doses de 60, 90, 120 e 180 kg ha-1 de N, observou-se maiores emissões para o nitrato de amônio nas maiores doses. Um terceiro experimento, conduzido no campo, avaliou a influência destas mesmas fontes e doses de N nas emissões de CO2. Alterações nas emissões de CO2 foram observadas apenas em parcelas que receberam adição de uréia, embora a variabilidade dos dados tenha sido grande, comprometendo o ajuste da curva de regressão. / Concentrations of greenhouse gases (GHG), such as carbon dioxide (CO2), methane (CH4) and nitrous oxide (N2O), have increased since Industrial Revolution and the agricultural sector significantly contributes to the mentioned increase. Soils are important sinks of carbon (C) and nitrogen (N) and management practices could release part of these pools to the atmosphere and contribute to the increase of GHG concentrations in the atmosphere. However, some management practices promote increase in soil C and N stocks and are very important in mitigating global warming. No burning sugarcane harvest system is a practice that increases straw deposition at the soil surface and affects soil C and N stocks, while nitrogen fertilization could influence CO2 and N2O emissions from soils. The first part of this work compared C and N stocks and microbial biomass C content in sugarcane areas harvested with and without straw burning. In the 0-10 cm and 10-20 cm layers, C and N stocks were higher under no-burning system. In 0-30 cm layer, C stocks represented 60 and 53 % and N stocks accounted for 55 and 50 % of the total stocks accumulated in 0-100 cm depth, for areas under no-burning and burning systems, respectively. Due to no-burning adoption, soil C accumulation rate was 0.7 Mg ha-1 year-1, while N presented losses of 0.25 Mg ha-1 year-1. Carbon content in the microbial biomass for the 0-20 cm depth varied from 184.20 to 349.27 mg kg-1 at no-burning areas and from 198.85 to 291.77 mg kg-1 at burning sites. The period of time under no-burning favored an increase in the soil microbial C. The second part of this work consisted in the evaluation of GHG emissions from nitrogen fertilization under sugarcane cultivation. Three experiments were carried out, where the effects of two mineral N sources were compared: urea and ammonium nitrate. At laboratory conditions, the rates of 60, 80 and 120 kg ha-1 N were evaluated. Influences of sources and rates of N addition to the N2O emissions were observed and the greater emissions were associated with urea. At the field conditions, testing rates of 60, 90, 120 and 180 kg ha-1 of N, showed greater emissions for ammonium nitrate at the bigger rates. A third experiment, carried out under field conditions, evaluated the influences of the same N sources and addition rates in the CO2 emissions. Alterations in the emissions were observed only in plots that received urea, despite the large data dispersion, which compromises the regression adjustment.

Nos cerrados tem-se adotado o sistema de integração lavoura-pecuária por tratarse de tecnologia de recuperação/renovação de pastagem em consórcio com culturas anuais, como a do milho. Nesse sistema a fertilização da lavoura recupera a pastagem e a mantém produtiva. Dentre os nutrientes aplicados nas fertilizações destaca-se o nitrogênio, que no solo sofre várias transformações e sua eficiência é comprometida com as épocas e doses de aplicação na pré-semeadura, em capim-Braquiária, e/ou em cobertura na cultura do milho. O objetivo do trabalho foi determinar as doses de nitrogênio na forma de sulfato de amônio e estabelecer a aplicação desse nutriente se em pré-semeadura e/ou em cobertura do milho no sistema de integração lavoura-pecuária. O experimento foi desenvolvido na Fazenda da Universidade de Brasília-UnB, em pastagem degradada de Brachiaria decumbens implantada em um LATOSSOLO VERMELHO AMARELO Distrófico típico. Procedeu-se à correção do solo com calcário dolomítico (1,3 t ha-1) e à adubação corretiva com 80 kg ha-1 de P2O5, 50 kg ha-1 de K2O, respectivamente, na forma de superfosfato simples e cloreto de potássio. O nitrogênio na forma de sulfato de amônio, nas doses de 60 e 120 kg ha-1, foi aplicado manualmente em pré-semeadura (73 dias antes da semeadura do milho), na posição dos sulcos para semeadura do milho. O capim-Braquiária foi dessecado com o uso do herbicida paraquat (2 L ha-1) em duas aplicações. O milho híbrido simples AG-450 foi semeado manualmente, em sulcos espaçados de 0,80m, resultando em uma população de 62.500 plantas por hectare. Na semeadura do milho em todos os tratamentos aplicaramse 30 kg ha-1 de N, 110 kg ha-1 de P2O5 e 70 kg ha-1 de K2O, respectivamente, nas formas de sulfato de amônio, superfosfato simples e cloreto de potássio. A adubação de cobertura do milho foi realizada, manualmente, no estádio V4 do milho nas doses de 30, 60 e 120 kg ha-1 de N na forma de sulfato de amônio, aplicando-se também 30 kg ha-1 de sulfato de zinco. Tanto na pré-semeadura como na cobertura incluiu-se tratamento sem N-fertilizante (0 kg ha-1 de N), mas que recebeu na semeadura do milho a dose de 30 kg ha-1 de N como sulfato de amônio e na cobertura 30 kg ha-1 de sulfato de zinco. O delineamento experimental foi em blocos casualizados no esquema de parcelas subdivididas com 12 tratamentos e 4 repetições. Os 12 tratamentos com doses de N corresponderam às combinações dos níveis de N em pré-semeadura e cobertura do milho. Nas parcelas dos tratamentos: 120-0 e 0-120 kg ha-1 de N foram incluídas microparcelas com as doses de sulfato de amônio marcado com 15N (120 kg ha-1), respectivamente, em pré-semeadura e cobertura. Foram realizadas análises do solo e de tecido vegetal, quantificada a massa seca e determinada a % de recuperação do nitrogênio do sulfato de amônio-15N. A média de massa seca do tecido vegetal e de grãos de milho apresentou acréscimo na produção quando o nitrogênio foi aplicado em cobertura, porém não foi significativo em relação à aplicação em pré-semeadura. As melhores respostas em produção de massa seca foram obtidas com as doses de N (kg ha- 1): 120-70 e 60-85, aplicadas em pré-semeadura e cobertura respectivamente. As maiores produções de grãos deram-se com as doses de N de 60-60 e 0-96 kg ha-1 aplicadas, respectivamente, em pré-semeadura e cobertura do milho. A recuperação do N do sulfato de amônio foi de 79 e 40% quando aplicado em cobertura e na pré-semeadura respectivamente. / Crop/livestock integration systems have been adopted in the cerrados, since this is a technology for pasture recovery and renovation, used in association with annual crops, such as corn. In this system, the pasture is recovered and maintained productive by crop fertilization. Nitrogen is prominent among the nutrients applied in fertilizations; it undergoes several transformations in the soil, and its efficiency can be compromised by application seasons and rates in Brachiaria grass fertilized prior to sowing, and/or as sidedressing in corn. The objective of this work was to determine nitrogen rates in the form of ammonium sulfate and to establish application for this nutrient if prior to seeding and/or as sidedressing in corn, under a crop/livestock integration system. The experiment was developed at Universidade de Brasília-UnB’s Farm, in a degraded Brachiaria decumbens pasture implemented on a typical Dystrophic RED-YELLOW LATOSOL. The soil was corrected with dolomitic lime (1.3 Mg ha-1) and received corrective fertilization with 80 kg ha-1 P2O5, 50 kg ha-1 K2O in the form of single superphosphate and potassium chloride, respectively. Nitrogen in the form of ammonium sulfate, at the rates of 60 and 120 kg ha-1, was applied manually prior to seeding (73 days before corn seeding), at the furrow positions where corn was to be sown. The Brachiaria grass was desiccated with the herbicide paraquat (2 L ha-1) in two applications. Single hybrid corn AG-450 was sown manually, in furrows spaced 0.80m apart, resulting in a population of 62,500 plants per hectare. Fertilization at corn seeding in all treatments consisted of 30 kg ha-1 N, 110 kg ha-1 P2O5, and 70 kg ha-1 K2O, applied in the form of ammonium sulfate, single superphosphate, and potassium chloride, respectively. Corn sidedressing was performed manually at the V4 developmental stage of corn at the rates of 30, 60, and 120 kg ha-1 N in the form of ammonium sulfate; the application also included 30 kg ha-1 zinc sulfate. A treatment without fertilizer (0 kg ha-1 N) was included both before seeding and as sidedressing, but receiving the rate of 30 kg ha-1 N at corn seeding as ammonium sulfate and 30 kg ha-1 zinc sulfate during the sidedressing application. The experimental design was randomized blocks in a split-plot scheme with 12 treatments and 4 replicates. The 12 treatments containing N rates corresponded to corn pre-sowing and sidedressing N rate combinations. Microplots were included in the plots of treatments 120-0 and 0-120, respectively, applied prior to sowing and as sidedressing, containing 15N-labeled ammonium sulfate rates (120 kg ha-1). Soil and plant tissue analyses were carried out, dry mass was quantified, and the % of nitrogen recovery from the 15N-labeled ammonium sulfate was determined. The mean dry mass values in the plant tissue and in corn grain showed yield increases when nitrogen was applied as sidedressing, but were not significant in the pre-seeding application. The best dry mass yield responses were obtained with N rates (kg ha-1) of: 120-70 and 60-85, applied before seeding and as sidedressing, respectively. The highest grain yields were verified at N rates of 60-60 and 0-96 kg ha-1 applied before seeding and as sidedressing in corn, respectively. N recovery from the ammonium sulfate was 79 and 40%, when applied as sidedressing and before seeding, respectively.

Mundialmente surge uma grande demanda por fontes alternativas de energia, propiciando ao setor sucroalcooleiro brasileiro uma intensa expansão, exigindo cada vez mais tecnologias que maximizem a produção e aumentem o retorno econômico, sendo de suma importância o correto manejo do nitrogênio aplicado à cultura da cana-de-açúcar. Dessa forma, o uso de técnicas da agricultura de precisão, em especial o uso de sensores que possibilitam a aplicação de fertilizantes nitrogenados em taxa variável e em tempo real, vem recebendo grande atenção por pesquisadores de todo o mundo. Sendo assim, a presente pesquisa teve como objetivo principal verificar a potencialidade de um sensor ótico ativo terrestre (Crop Circle, Holland scientific) em auxiliar na recomendação de nitrogênio em taxa variável para a cultura de cana-de-açúcar, de acordo com a necessidade de cada área. Para tanto, instalaram-se duas áreas experimentais, contando, em cada área, com um experimento em parcelas em um experimento em forma de faixas. O experimento em parcelas teve a finalidade de avaliar a resposta da cultura a doses de nitrogênio, mensurada por diferentes métodos. O experimento em forma de faixas de cana-deaçúcar teve a função de possibilitar o teste de diferentes estratégias de recomendação de nitrogênio, em taxa variável, a partir da utilização de sensores óticos terrestres. Verificou-se que a cultura não respondeu significativamente, em termos de produtividade, ao nitrogênio aplicado, enquanto que as análises foliares para fins de avaliação nutricional das plantas mostraram-se inconclusivas. Observou-se baixa correlação entre o teor foliar de nitrogênio e a quantidade de clorofila nas folhas mensuradas por clorofilômetro, sendo estes dois métodos insuficientes para avaliar a eficiência do sensor ótico em estimar a nutrição da cana-de-açúcar por nitrogênio, uma vez que os índices de vegetação mensurados por esse equipamento tiveram seus valores elevados pelo aumento na dose de nitrogênio aplicada. A metodologia de recomendação de fertilização nitrogenada, a partir de curvas de dose/resposta levantadas nos experimentos em parcelas, mostrou-se problemática por recomendar nitrogênio em excesso ao não levar em consideração a resposta da cultura a esse nutriente. A outra estratégia, com base na resposta da cultura estimada em uma faixa de cana-de-açúcar que tenha recebido a dose adequada de nitrogênio, recomendou nitrogênio em menores quantidades, mais condizentes com a baixa resposta da cultura verificada nos experimentos em parcelas. Concluiu-se que o sensor ótico é ferramenta útil para recomendar nitrogênio para a cultura da cana-de-açúcar levando em conta sua variabilidade espacial. Por isso torna-se necessária a realização de mais estudos para se aferir a melhor estratégia e o melhor índice de vegetação a ser utilizado para a recomendação, assim como possíveis fatores que venham a interferir nos resultados obtidos. / Globally there is a great demand for alternative sources of energy, propitiating an intense expansion to the Brazilian sugarcane sector that becomes avid for more technologies to maximize the sugarcane production and increase the economical return. In this context, it is extremely important the proper management of nitrogen applied to sugarcane crop. The use of precision agriculture techniques, especially using sensors that make possible the nitrogen fertilization in variable rate and real time, is receiving great attention from researchers around the world. The present research had as main objective verify the potential of a terrestrial active optical sensor (Crop Circle, Holland Scientific) to support the nitrogen recommendation in variable rate application on the sugarcane crop, in agreement with the need for each area. To reach this goal, two experimental areas were conducted counting in each area with a plots experiment and a strips experiment. The plots aimed to evaluate the crop response to nitrogen, measured by different methods. The strips had the function to test different strategies of nitrogen fertilizer recommendation on variable rate based on the use of the terrestrial optical sensor. The crop did not respond significantly to the applied nitrogen in terms of productivity, while the leaf analyses to evaluate the plants nutritional status proved to be inconclusive. It was observed lower correlation between leaf nitrogen content and the amount of chlorophyll measured by a portable chlorophyll meter, being these two methods insufficient to evaluate the efficiency of the optical sensor on estimating the nitrogen nutrition of the sugarcane, as the vegetation indices measured by this equipment had values increasing according to the amount of nitrogen applied. The methodology of nitrogen fertilization recommendation, starting from curves of input/response obtained in the plots proved to be problematic, because it recommends nitrogen over application and does not take into account the crop response to this nutrient. The other strategy, based on estimated crop response in a strip that has received the appropriate nitrogen rate, resulted in smaller nitrogen amounts, being more consistent with the low response of sugarcane found in the experimental plots. The optical sensor is a useful tool to recommend nitrogen to the sugarcane crop, taking into account its spatial variability. Further studies are necessary to assess the best strategy and best vegetation index to be used for the recommendation, and possible factors that may interfere in the obtained results.

Mundialmente surge uma grande demanda por fontes alternativas de energia, propiciando ao setor sucroalcooleiro brasileiro uma intensa expansão, exigindo cada vez mais tecnologias que maximizem a produção e aumentem o retorno econômico, sendo de suma importância o correto manejo do nitrogênio aplicado à cultura da cana-de-açúcar. Dessa forma, o uso de técnicas da agricultura de precisão, em especial o uso de sensores que possibilitam a aplicação de fertilizantes nitrogenados em taxa variável e em tempo real, vem recebendo grande atenção por pesquisadores de todo o mundo. Sendo assim, a presente pesquisa teve como objetivo principal verificar a potencialidade de um sensor ótico ativo terrestre (Crop Circle, Holland scientific) em auxiliar na recomendação de nitrogênio em taxa variável para a cultura de cana-de-açúcar, de acordo com a necessidade de cada área. Para tanto, instalaram-se duas áreas experimentais, contando, em cada área, com um experimento em parcelas em um experimento em forma de faixas. O experimento em parcelas teve a finalidade de avaliar a resposta da cultura a doses de nitrogênio, mensurada por diferentes métodos. O experimento em forma de faixas de cana-deaçúcar teve a função de possibilitar o teste de diferentes estratégias de recomendação de nitrogênio, em taxa variável, a partir da utilização de sensores óticos terrestres. Verificou-se que a cultura não respondeu significativamente, em termos de produtividade, ao nitrogênio aplicado, enquanto que as análises foliares para fins de avaliação nutricional das plantas mostraram-se inconclusivas. Observou-se baixa correlação entre o teor foliar de nitrogênio e a quantidade de clorofila nas folhas mensuradas por clorofilômetro, sendo estes dois métodos insuficientes para avaliar a eficiência do sensor ótico em estimar a nutrição da cana-de-açúcar por nitrogênio, uma vez que os índices de vegetação mensurados por esse equipamento tiveram seus valores elevados pelo aumento na dose de nitrogênio aplicada. A metodologia de recomendação de fertilização nitrogenada, a partir de curvas de dose/resposta levantadas nos experimentos em parcelas, mostrou-se problemática por recomendar nitrogênio em excesso ao não levar em consideração a resposta da cultura a esse nutriente. A outra estratégia, com base na resposta da cultura estimada em uma faixa de cana-de-açúcar que tenha recebido a dose adequada de nitrogênio, recomendou nitrogênio em menores quantidades, mais condizentes com a baixa resposta da cultura verificada nos experimentos em parcelas. Concluiu-se que o sensor ótico é ferramenta útil para recomendar nitrogênio para a cultura da cana-de-açúcar levando em conta sua variabilidade espacial. Por isso torna-se necessária a realização de mais estudos para se aferir a melhor estratégia e o melhor índice de vegetação a ser utilizado para a recomendação, assim como possíveis fatores que venham a interferir nos resultados obtidos. / Globally there is a great demand for alternative sources of energy, propitiating an intense expansion to the Brazilian sugarcane sector that becomes avid for more technologies to maximize the sugarcane production and increase the economical return. In this context, it is extremely important the proper management of nitrogen applied to sugarcane crop. The use of precision agriculture techniques, especially using sensors that make possible the nitrogen fertilization in variable rate and real time, is receiving great attention from researchers around the world. The present research had as main objective verify the potential of a terrestrial active optical sensor (Crop Circle, Holland Scientific) to support the nitrogen recommendation in variable rate application on the sugarcane crop, in agreement with the need for each area. To reach this goal, two experimental areas were conducted counting in each area with a plots experiment and a strips experiment. The plots aimed to evaluate the crop response to nitrogen, measured by different methods. The strips had the function to test different strategies of nitrogen fertilizer recommendation on variable rate based on the use of the terrestrial optical sensor. The crop did not respond significantly to the applied nitrogen in terms of productivity, while the leaf analyses to evaluate the plants nutritional status proved to be inconclusive. It was observed lower correlation between leaf nitrogen content and the amount of chlorophyll measured by a portable chlorophyll meter, being these two methods insufficient to evaluate the efficiency of the optical sensor on estimating the nitrogen nutrition of the sugarcane, as the vegetation indices measured by this equipment had values increasing according to the amount of nitrogen applied. The methodology of nitrogen fertilization recommendation, starting from curves of input/response obtained in the plots proved to be problematic, because it recommends nitrogen over application and does not take into account the crop response to this nutrient. The other strategy, based on estimated crop response in a strip that has received the appropriate nitrogen rate, resulted in smaller nitrogen amounts, being more consistent with the low response of sugarcane found in the experimental plots. The optical sensor is a useful tool to recommend nitrogen to the sugarcane crop, taking into account its spatial variability. Further studies are necessary to assess the best strategy and best vegetation index to be used for the recommendation, and possible factors that may interfere in the obtained results.

Nos cerrados tem-se adotado o sistema de integração lavoura-pecuária por tratarse de tecnologia de recuperação/renovação de pastagem em consórcio com culturas anuais, como a do milho. Nesse sistema a fertilização da lavoura recupera a pastagem e a mantém produtiva. Dentre os nutrientes aplicados nas fertilizações destaca-se o nitrogênio, que no solo sofre várias transformações e sua eficiência é comprometida com as épocas e doses de aplicação na pré-semeadura, em capim-Braquiária, e/ou em cobertura na cultura do milho. O objetivo do trabalho foi determinar as doses de nitrogênio na forma de sulfato de amônio e estabelecer a aplicação desse nutriente se em pré-semeadura e/ou em cobertura do milho no sistema de integração lavoura-pecuária. O experimento foi desenvolvido na Fazenda da Universidade de Brasília-UnB, em pastagem degradada de Brachiaria decumbens implantada em um LATOSSOLO VERMELHO AMARELO Distrófico típico. Procedeu-se à correção do solo com calcário dolomítico (1,3 t ha-1) e à adubação corretiva com 80 kg ha-1 de P2O5, 50 kg ha-1 de K2O, respectivamente, na forma de superfosfato simples e cloreto de potássio. O nitrogênio na forma de sulfato de amônio, nas doses de 60 e 120 kg ha-1, foi aplicado manualmente em pré-semeadura (73 dias antes da semeadura do milho), na posição dos sulcos para semeadura do milho. O capim-Braquiária foi dessecado com o uso do herbicida paraquat (2 L ha-1) em duas aplicações. O milho híbrido simples AG-450 foi semeado manualmente, em sulcos espaçados de 0,80m, resultando em uma população de 62.500 plantas por hectare. Na semeadura do milho em todos os tratamentos aplicaramse 30 kg ha-1 de N, 110 kg ha-1 de P2O5 e 70 kg ha-1 de K2O, respectivamente, nas formas de sulfato de amônio, superfosfato simples e cloreto de potássio. A adubação de cobertura do milho foi realizada, manualmente, no estádio V4 do milho nas doses de 30, 60 e 120 kg ha-1 de N na forma de sulfato de amônio, aplicando-se também 30 kg ha-1 de sulfato de zinco. Tanto na pré-semeadura como na cobertura incluiu-se tratamento sem N-fertilizante (0 kg ha-1 de N), mas que recebeu na semeadura do milho a dose de 30 kg ha-1 de N como sulfato de amônio e na cobertura 30 kg ha-1 de sulfato de zinco. O delineamento experimental foi em blocos casualizados no esquema de parcelas subdivididas com 12 tratamentos e 4 repetições. Os 12 tratamentos com doses de N corresponderam às combinações dos níveis de N em pré-semeadura e cobertura do milho. Nas parcelas dos tratamentos: 120-0 e 0-120 kg ha-1 de N foram incluídas microparcelas com as doses de sulfato de amônio marcado com 15N (120 kg ha-1), respectivamente, em pré-semeadura e cobertura. Foram realizadas análises do solo e de tecido vegetal, quantificada a massa seca e determinada a % de recuperação do nitrogênio do sulfato de amônio-15N. A média de massa seca do tecido vegetal e de grãos de milho apresentou acréscimo na produção quando o nitrogênio foi aplicado em cobertura, porém não foi significativo em relação à aplicação em pré-semeadura. As melhores respostas em produção de massa seca foram obtidas com as doses de N (kg ha- 1): 120-70 e 60-85, aplicadas em pré-semeadura e cobertura respectivamente. As maiores produções de grãos deram-se com as doses de N de 60-60 e 0-96 kg ha-1 aplicadas, respectivamente, em pré-semeadura e cobertura do milho. A recuperação do N do sulfato de amônio foi de 79 e 40% quando aplicado em cobertura e na pré-semeadura respectivamente. / Crop/livestock integration systems have been adopted in the cerrados, since this is a technology for pasture recovery and renovation, used in association with annual crops, such as corn. In this system, the pasture is recovered and maintained productive by crop fertilization. Nitrogen is prominent among the nutrients applied in fertilizations; it undergoes several transformations in the soil, and its efficiency can be compromised by application seasons and rates in Brachiaria grass fertilized prior to sowing, and/or as sidedressing in corn. The objective of this work was to determine nitrogen rates in the form of ammonium sulfate and to establish application for this nutrient if prior to seeding and/or as sidedressing in corn, under a crop/livestock integration system. The experiment was developed at Universidade de Brasília-UnB’s Farm, in a degraded Brachiaria decumbens pasture implemented on a typical Dystrophic RED-YELLOW LATOSOL. The soil was corrected with dolomitic lime (1.3 Mg ha-1) and received corrective fertilization with 80 kg ha-1 P2O5, 50 kg ha-1 K2O in the form of single superphosphate and potassium chloride, respectively. Nitrogen in the form of ammonium sulfate, at the rates of 60 and 120 kg ha-1, was applied manually prior to seeding (73 days before corn seeding), at the furrow positions where corn was to be sown. The Brachiaria grass was desiccated with the herbicide paraquat (2 L ha-1) in two applications. Single hybrid corn AG-450 was sown manually, in furrows spaced 0.80m apart, resulting in a population of 62,500 plants per hectare. Fertilization at corn seeding in all treatments consisted of 30 kg ha-1 N, 110 kg ha-1 P2O5, and 70 kg ha-1 K2O, applied in the form of ammonium sulfate, single superphosphate, and potassium chloride, respectively. Corn sidedressing was performed manually at the V4 developmental stage of corn at the rates of 30, 60, and 120 kg ha-1 N in the form of ammonium sulfate; the application also included 30 kg ha-1 zinc sulfate. A treatment without fertilizer (0 kg ha-1 N) was included both before seeding and as sidedressing, but receiving the rate of 30 kg ha-1 N at corn seeding as ammonium sulfate and 30 kg ha-1 zinc sulfate during the sidedressing application. The experimental design was randomized blocks in a split-plot scheme with 12 treatments and 4 replicates. The 12 treatments containing N rates corresponded to corn pre-sowing and sidedressing N rate combinations. Microplots were included in the plots of treatments 120-0 and 0-120, respectively, applied prior to sowing and as sidedressing, containing 15N-labeled ammonium sulfate rates (120 kg ha-1). Soil and plant tissue analyses were carried out, dry mass was quantified, and the % of nitrogen recovery from the 15N-labeled ammonium sulfate was determined. The mean dry mass values in the plant tissue and in corn grain showed yield increases when nitrogen was applied as sidedressing, but were not significant in the pre-seeding application. The best dry mass yield responses were obtained with N rates (kg ha-1) of: 120-70 and 60-85, applied before seeding and as sidedressing, respectively. The highest grain yields were verified at N rates of 60-60 and 0-96 kg ha-1 applied before seeding and as sidedressing in corn, respectively. N recovery from the ammonium sulfate was 79 and 40%, when applied as sidedressing and before seeding, respectively.

A concentração atmosférica dos gases do efeito estufa (GEE), como dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) e óxido nitroso (N2O), tem aumentado significativamente desde o início da Revolução Industrial e a agricultura contribui de maneira expressiva para este aumento. O solo é um importante reservatório de carbono (C) e nitrogênio (N) e, em função do manejo, parte deste reservatório pode ser liberado para a atmosfera e contribuir para o aumento da concentração de GEE. Contudo, algumas práticas de manejo favorecem o aumento dos estoques de C e N no solo e são de grande importância para mitigar o aquecimento global. O sistema de colheita da cana-deaçúcar sem queima da palhada é uma prática que aumenta a deposição de resíduos sobre a superfície e afeta os estoques de C e N no solo, enquanto a adubação nitrogenada pode influenciar nas emissões de CO2 e N2O. A primeira etapa deste trabalho comparou os estoques de C e N totais e os teores de C na biomassa microbiana do solo em áreas de cana-de-açúcar colhidas com e sem queima da palhada. Nas profundidades 0-10 cm e 10-20 cm, os estoques de C e N foram maiores para o manejo sem queima. Na camada 0-30 cm, os estoques de C representaram 60 e 53 % e os de N representaram 55 e 50 % dos estoques totais acumulados na camada 0-100 cm, para as áreas sem queima e com queima, respectivamente. Em função da adoção do manejo sem queima a taxa de acúmulo de C no solo foi de 0,7 Mg ha-1 ano-1, enquanto o N apresentou uma taxa de redução de 0,25 Mg ha-1 ano-1. Os teores microbianos de C entre 0 e 20 cm de profundidade variaram de 184,20 a 349,27 mg kg-1 nas áreas sem queima e de 198,85 a 291,77 mg kg-1 nas áreas com queima. O tempo de adoção do sistema sem queima favoreceu o aumento do conteúdo de C microbiano no solo. A segunda etapa deste trabalho consistiu na avaliação das emissões de GEE em função da adubação nitrogenada em cana-de-açúcar. Foram realizados três experimentos, onde se comparou o efeito de duas fontes de N mineral: uréia e nitrato de amônio. Em condições de laboratório, testaram-se as doses de 60, 80 e 120 kg ha-1 de N. Foram observadas influências das fontes e doses de N nas emissões de N2O, sendo as maiores emissões associadas à uréia. Em condições de campo, testando as doses de 60, 90, 120 e 180 kg ha-1 de N, observou-se maiores emissões para o nitrato de amônio nas maiores doses. Um terceiro experimento, conduzido no campo, avaliou a influência destas mesmas fontes e doses de N nas emissões de CO2. Alterações nas emissões de CO2 foram observadas apenas em parcelas que receberam adição de uréia, embora a variabilidade dos dados tenha sido grande, comprometendo o ajuste da curva de regressão. / Concentrations of greenhouse gases (GHG), such as carbon dioxide (CO2), methane (CH4) and nitrous oxide (N2O), have increased since Industrial Revolution and the agricultural sector significantly contributes to the mentioned increase. Soils are important sinks of carbon (C) and nitrogen (N) and management practices could release part of these pools to the atmosphere and contribute to the increase of GHG concentrations in the atmosphere. However, some management practices promote increase in soil C and N stocks and are very important in mitigating global warming. No burning sugarcane harvest system is a practice that increases straw deposition at the soil surface and affects soil C and N stocks, while nitrogen fertilization could influence CO2 and N2O emissions from soils. The first part of this work compared C and N stocks and microbial biomass C content in sugarcane areas harvested with and without straw burning. In the 0-10 cm and 10-20 cm layers, C and N stocks were higher under no-burning system. In 0-30 cm layer, C stocks represented 60 and 53 % and N stocks accounted for 55 and 50 % of the total stocks accumulated in 0-100 cm depth, for areas under no-burning and burning systems, respectively. Due to no-burning adoption, soil C accumulation rate was 0.7 Mg ha-1 year-1, while N presented losses of 0.25 Mg ha-1 year-1. Carbon content in the microbial biomass for the 0-20 cm depth varied from 184.20 to 349.27 mg kg-1 at no-burning areas and from 198.85 to 291.77 mg kg-1 at burning sites. The period of time under no-burning favored an increase in the soil microbial C. The second part of this work consisted in the evaluation of GHG emissions from nitrogen fertilization under sugarcane cultivation. Three experiments were carried out, where the effects of two mineral N sources were compared: urea and ammonium nitrate. At laboratory conditions, the rates of 60, 80 and 120 kg ha-1 N were evaluated. Influences of sources and rates of N addition to the N2O emissions were observed and the greater emissions were associated with urea. At the field conditions, testing rates of 60, 90, 120 and 180 kg ha-1 of N, showed greater emissions for ammonium nitrate at the bigger rates. A third experiment, carried out under field conditions, evaluated the influences of the same N sources and addition rates in the CO2 emissions. Alterations in the emissions were observed only in plots that received urea, despite the large data dispersion, which compromises the regression adjustment.

A cana-de-açúcar têm despertado o interesse mundial como fonte alternativa de energia renovável. Para que a cultura se estabeleça globalmente como alternativa à produção de bioenergia, questões de sustentabilidade devem ser consideradas. Nesse sentido, a fertilização nitrogenada desempenha papel fundamental, pois influencia a produtividade do canavial e, por outro lado, pode ocasionar impactos ao ambiente se manejada inadequadamente. O objetivo deste estudo foi elucidar questões recentemente levantadas a respeito do manejo da cana-de-açúcar em áreas colhidas sem queima, tais como (i) a colheita mecanizada sucessiva poderá ocasionar degradação física do solo que comprometerá o desenvolvimento do sistema radicular da cultura? (ii) a aplicação de elevadas doses de N sobre a palha e sem o cultivo das soqueiras irá alterar a arquitetura radicular da cana-de-açúcar? e (iii) é possível desenvolver métodos diagnósticos de N do solo para dar suporte ao manejo da adubação nitrogenada da cana-de-açúcar? Três estudos foram desenvolvidos para elucidar as questões acima descritas. Do primeiro capítulo conclui-se que a colheita mecanizada sucessiva do canavial, sem o cultivo da soqueira, altera as propriedades físicas da camada superficial do solo, com efeito negativo na densidade radicular da cultura. Valores de resistência à penetração (RP) inferiores a 0,75 MPa não comprometem o crescimento radicular da cana, porém RP entre 0,75 a 2,0 MPa diminui a densidade radicular e, a partir de 2,0 MPa, há restrição severa ao crescimento radicular. O segundo capítulo apresentou a variação no crescimeno radicular da cana-de-açúcar no ciclo de primeira soqueira, em duas áreas (Usina Santa Adélia, USA e São Martinho, USM) e em função de doses de N aplicadas no plantio (0 ou 120 kg ha-1 N) e na soqueira (0 e 150 kg ha-1 N). O efeito da adubação nitrogenada no crescimento de raízes da cana-de-açúcar variou entre as áreas. Em ambos experimentos, a variação na biomassa de raízes durante o ciclo foi mais influenciada pelas propriedades dos solos do que pelas doses de N. Na área da USM a adubação nitrogenada de soqueira aumentou a densidade de raízes na camada superficial (0-0,2 m) e próximo às plantas (<0,3 m), enquanto que no experimento da USA nenhum efeito foi observado. Não houve efeito residual da adubação nitrogenada de plantio na biomassa e no acúmulo de N nas raízes e na parte aérea. A aplicação de altas doses de N na superfície do solo e sobre a palha não alterou significativamente a arquitetura do sistema radicular da cultura. O terceiro capítulo avaliou a resposta à adubação nitrogenada de soqueira em dez experimentos de campo no Estado de São Paulo. Os solos foram divididos em altamente responsivo, moderadamente responsivos e não responsivos. Estudos subsequentes em laboratório mostraram que os solos diferiram quanto à capacidade de fornecimento de N. A mineralização bruta separou adequadamente os solos quanto à responsividade ao N, enquanto o testes químicos Illinois Soil Nitrogen Test e Destilação a Vapor Direta apresentaram resultados promissores, podendo ser realizados em laboratórios de rotina de análise de solo em um dia de serviço. Estudos adicionais devem ser realizados para verificar a viabilidade de testes de N no solo para melhorar o manejo da adubação nitrogenada da cana-de-açúcar. / Sugarcane has been a promissing crop for renewable energy production around the world. In order to establish sugarcane as a globally alternative for bioenergy production, sustainability issues should be considered. Synthetic nitrogen (N) fertilizers plays a key role in sugarcane production but, if used improperly, causes environmental threats. The goal of this study was to elucidate current questions about sugarcane management in unburned areas, as follows (i) the sucessive mechanical harvesting could decrease the soil physical quality and thus compromise root system development? (ii) applying high N rates over the sugarcane straw, without further cultivation would modify the sugarcane root architecture? and (iii) is it possible to use soil N mineralization indexes in order to improve the N management of sugarcane? Three studies were carried out in order to elucidate the aforementioned issues. The findings of the first study is that successive mechanical harvesting without further soil cultivation modify the physical properties of the superficial soil layer, with negative effects on root density. No limitations on root growth occurs when penetration resistance (PR) is lower than 0,75 MPa, but PR from 0,75 to 2,0 MPa decreases root density and PR higher than 2,0 MPa causes severe restriction to root growth. The second study shows the variation in sugarcane root growth over the first ratoon cycle in two trials (Santa Adelia Mill, USA and Sao Martinho Mill, USM) as related to N rates applied at planting (0 or 120 kg ha-1 N) and to the ratoon (0 and 150 kg ha-1N). The effect of N fertilizer addition in sugarcane rooting varied between sites. In both trials, the variation in root biomass was more influencied by soil properties than by N supply. At USM site, ratoon N fertilization increased root density in the superficial soil layer (0-0,2 m) and close to the plants (<0,3 m), while at the SA site no effect of N was observed. There was no carry over effect from N applied at planting in the evaluated parameters (root and shoot biomass and N accumullation). Applying high N rates over the sugarcane straw does not affect significantly the sugarcane root architecture. The third study assess the N fertilizer response of sugarcane in ten field trials at Sao Paulo State. The soils were categorized in highly responsive, moderately responsive and non-responsives to N fertilization. Further studies developed under laboratory conditions showed differences in the soil\'s N supplying power. The gross mineralization succesfully identified the soils responsiveness to N, and the chemical tests Illinois Soil Nitrogen Test and Direct Steam Distilation showed promising results and can be performed in routine soil analysis in one work day. Further studies are warranted to assess the feasibility in using soil N tests to improve N fertilizer management in sugarcane.

A fertirrigação em rosas é uma técnica bastante utilizada pelos produtores de flores. O nitrogênio e o potássio são os nutrientes mais exigidos nas distintas fases da cultura, onde a aplicação de quantidades corretas aumenta a produtividade e a qualidade das flores. Com o objetivo foi avaliar a produtividade e a qualidade das hastes florais na cultura da roseira, cultivar "Versilha", em ambiente protegido conduziu-se um experimento na área experimental do Departamento de Engenharia Rural da ESALQ/USP, localizado no município de Piracicaba, SP, entre os meses de novembro/2002 a setembro/2003. Os tratamentos foram dispostos numa combinação de 4 doses de N (10; 20; 30 e 40 g.pl-1.ano-1), 4 doses de K (10; 20; 30 e 40 g.pl-1.ano-1). O delineamento experimental adotado foi o de blocos casualizados com 3 repetições, sendo os fatores arranjados em esquema fatorial 4 x 4. O sistema de irrigação utilizado foi o gotejamento, adotando manejo de irrigação com tensiômetros e tanque evaporimétrico reduzido. Foram avaliados os parâmetros qualitativos das hastes e botões de rosas, a produtividade, a condutividade elétrica e os níveis de NO3- e K+ na solução do solo através de medidor de íons (HORIBA) e as concentrações de macro e micronutrientes nas folhas. A lâmina total aplicada entre os meses de fevereiro e setembro foi de 839,43 mm com média de 3,46 mm.dia-1 e o potencial matricial médio da água no solo foi de -10 kPa na camada de 0 - 20 cm. A produtividade de rosas nas duas colheitas reduziu linearmente com as doses de K aplicadas. Para a qualidade das hastes não houve diferença significativa para a maioria dos parâmetros avaliados nas duas colheitas. A condutividade elétrica e as concentrações de NO3- e K+ na solução do solo aumentaram linearmente de acordo com as doses de N e K aplicados. Para as concentrações de N e P nas folhas observou-se a influência das doses de N, para Ca2+ e Mg2+ observou-se a influencia das doses de K, mostrando o antagonismo entre eles. Nas concentrações de micronutrientes, o boro foi influenciado pelo N e K e as concentrações de Fe2+ e Mn2+ foram influenciadas pelo N. / The rose plant fertigation is a technique quite useful by flowers growers. The nitrogen and the potassium are the most required nutrients in the distinct crop phases, where the application of correct amounts increases the yield and flower quality. A study was carried out under protected environment conditions, at the experimental area of the Department of Rural Engineering of "Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz", Piracicaba, São Paulo State, Brazil, from November/2002 to September/2003. The aim of the experiment was to evaluate the yield and quality of rose flowers, "Versilha" cultivar. The treatments were disposed in combination of 4 N levels (10; 20; 30 and 40 g.pl-1.year-1) and 4 K levels (10; 20; 30 and 40 g.pl-1.year-1). The statistical test was performed in randomized blocks, with 3 replications, arranged in a 4 x 4 factorial design. Drip system irrigation was used with tensiometers and a reduced evaporation pan in order to manage water depth. The parameters evaluated were: stem and bud quality, yield, electric conductivity, NO3- and K+ soil solution levels by ion meter (HORIBA) and concentrations of macro and micronutrients in the leaves. Total irrigation water depth applied between February and September was 839,43 mm with an average of 3,46 mm.d-1 and the average soil matric potencial was -10 kPa in a 0 - 20 cm in depth. The two flushes rose yield was linearly reduced with the applied K levels. Stems quality showed no difference for majors evaluated parameters. The electric conductivity, NO3- and K+ soil solution levels linearly increased according to the levels of N and K. The N and P concentrations in the leaves were influenced by N levels. Ca2+ and Mg2+ concentrations in the leaves were influenced by K levels, showing antagonism between them. In micronutrients concentrations, boron showed an interaction, influenced by N and K levels and Fe2+ and Mn2+ influenced by N levels.

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