Submitted by Laís Bilia Picoli null (lais_bp@hotmail.com) on 2018-01-28T17:22:04Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Lais B Picoli.pdf: 2201449 bytes, checksum: 89b71aa6fc81f9a4179b6348d68e01e1 (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Lucia Martins Frederico null (mlucia@fca.unesp.br) on 2018-01-29T11:38:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 picoli_lb_me_bot.pdf: 2201449 bytes, checksum: 89b71aa6fc81f9a4179b6348d68e01e1 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-29T11:38:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 picoli_lb_me_bot.pdf: 2201449 bytes, checksum: 89b71aa6fc81f9a4179b6348d68e01e1 (MD5) Previous issue date: 2017-12-01 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O fósforo (P) é um dos elementos de maior importância para as plantas por desempenhar funções fisiológicas essenciais. No entanto, devido às condições dos solos tropicais altamente intemperizados, este é um dos nutrientes mais limitantes às plantas, havendo, portanto, uma necessidade evidente de se aumentar a eficiência de fertilizantes fosfatados e entender a dinâmica desse nutriente no solo. Nesse cenário, objetivou-se com esse estudo analisar o fluxo difusivo e a disponibilidade do P em resposta a localização de aplicação de P, ao teor de água no solo e a presença de substâncias húmicas revestindo o fertilizante fosfatado. Para o presente trabalho, foram desenvolvidos dois experimentos. No primeiro experimento, grânulos do fertilizante fosfatado foram depositados ao centro de placas de Petri, que foram preenchidas com solo e incubadas, e as amostras de solo foram obtidas em círculos concêntricos partindo do local de deposição dos grânulos. O delineamento experimental adotado foi inteiramente casualizado, em esquema fatorial 4x2, com quatro repetições, sendo quatro umidades baseadas na capacidade máxima de retenção de agua gravitacional (20, 40, 60 e 80%) e dois fertilizantes, um na forma convencional e outro revestido por substâncias húmicas. As distâncias de amostragem foram analisadas separadamente. Para o segundo experimento, plantas de milho foram conduzidas em plant growth containers (PGCs) a fim de se avaliar o comportamento do P no ambiente rizosférico, por meio da extração sequencial de P, e o estado nutricional das plantas. O delineamento experimental adotado foi blocos ao acaso com quatro repetições em parcelas subdivididas, sendo os fertilizantes fosfatados, um na forma convencional e outro revestido por substâncias húmicas, considerados como parcela, e as distâncias de amostragem as subparcelas. Os fertilizantes fosfatados foram aplicados em diferentes profundidades e estas foram analisadas separadamente. O fertilizante revestido por substâncias húmicas proporcionou maior disponibilidade e difusão de P em relação ao fertilizante convencional, em função da umidade contida no solo e a localização de aplicação do fertilizante. Os valores de massa de matéria seca e teor de P em parte aérea e raiz das plantas de milho foram maiores na presença de substâncias húmicas. O fertilizante convencional acumulou maiores teores de P NaHCO3 e P HCl, formas menos lábeis, enquanto o fertilizante revestido por substâncias húmicas proporciona maiores teores de P lábil (RTA). / Phosphorus (P) is one of the most important nutrients for plants to ensure some essential physiological activities. However, due to the conditions of highly weathered tropical soils, this is one of the most limiting nutrients to crops and, understanding the dynamics of this nutrient in the soil, is important to improve the efficiency of phosphate fertilizers. In this context, this study aimed to analyze the diffusive flux and the availability of P in response to the placement of the fertilizer in the soil, the water content and the presence of humic substances coating the fertilizer. The present study was divided in two experiments. At the first one, the fertilizer was applied in the center of Petri dishes filled with soil an incubated. Soils samples were obtained in concentric circles starting from the center. The experimental design was completely randomized in a 4x2 factorial scheme with four replications. Treatments consisted in four water content based on the maximum water holding capacity, and two sources of P, conventional and coated by humic substances. For the second experiment, maize plants were conducted in plant growth containers (PGCs) in order to evaluate the behavior of P in rhizospheric environment, through sequential extraction of P, and the nutritional state of plants. The study was carried out in a split plot in randomized blocks design, with four replicates. Phosphate fertilizers were the main plot and the different distances from the plant roots were the split plots. Fertilizer coated by humic substances provided higher availability and diffusion of P compared to the conventional fertilizer, especially in high water content and when applied close to the plant roots. The values of dry matter and P content in maize plants were higher in the presence of humic substances. Conventional fertilizer accumulated higher levels of P NaHCO3 and P HCl, while fertilizer coated by humic substances provided higher levels of labile P.

A matéria orgânica do solo (MOS) é composta de uma mistura complexa e heterogênea de compostos orgânicos, sendo as substâncias húmicas (SH) a fração mais recalcitrante da MOS. As SH têm grande influência sobre as propriedades químicas e biológicas do solo, contribuindo como fonte de energia para microrganismos e também contribuindo com a disponibilidade de nutrientes. Além disso, as SH podem contribuir de forma expressiva para o desenvolvimento e produção das plantas cultivadas. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi avaliar a atividade e diversidade da comunidade bacteriana do solo, a disponibilidade de nutrientes e a produtividade da cultura de trigo após aplicação de doses crescentes de SH. Dois experimentos foram montados e avaliados, sendo um ensaio de incubação com um solo arenoso e outro um experimento de casa de vegetação com plantas de trigo em dois solos tropicais distintos (textura arenosa e argilosa). Houve um estímulo à atividade microbiana em ambos os experimentos, sendo este estímulo transitório, o que provavelmente ocorreu devido a um efeito priming provocado pela adição de SH. No entanto não houve alteração na estrutura da comunidade bacteriana pela adição de SH, o que pode ser devido ao fato de ser um material recalcitrante e já presente no solo. Também houve aumento na disponibilidade de fósforo, potássio, cálcio e nitrogênio, bem como da CTC, tanto em solo arenoso quanto argiloso, expressando o efeito das SH na melhoria das propriedades químicas de solos tropicais. Além disso, um efeito significativo foi visto em parâmetros relacionados à produtividade do trigo. Houve aumento de massa seca de raízes e parte aérea, além de aumento no peso e número de grãos, o que pode se refletir em aumento considerável de produtividade. Esses resultados são importantes por mostrarem que mesmo a fração mais recalcitrante da MOS pode influenciar positivamente aspectos químicos e biológicos do solo, contribuindo com a melhoria do sistema de produção e também com maiores produtividades vegetais. / The soil organic matter (SOM) is composed of a complex and heterogeneous mixture of organic compounds, in which the humic substances (HS) are considered to be the most recalcitrant fraction. HS have great influence on chemical and biological soil properties, contributing as energy source for microorganisms and as nutrient reservoir for plants. Furthermore, HS can contribute significantly to the development and production of crop plants. Therefore, the objective of this study was to evaluate the activity and diversity of the soil bacterial community, nutrient availability and productivity of a wheat crop after application of increasing doses of HS. For this purpose, two experiments were performed and evaluated, one is an incubation essay with a sandy soil and the other a greenhouse experiment with wheat plants using two distinct tropical soils as substrates (sandy and clayey). Microbial activity was stimulated in both experiments, and this transient stimulus may have been due to a priming effect caused by the addition of HS. However, there was no change in the bacterial community structure which may be due to the fact that HS is a recalcitrant material and already present in the soil. Nevertheless, we found an increase in the availability of phosphorus, potassium, calcium and nitrogen, as well as in the CEC in both, sandy and clayey soils, showing that HS do improve chemical properties of tropical soils. Furthermore, we found a significant effect on wheat productivity related parameters. There was an increase of dry weight of roots and shoots, as well as increased weight and number of grains, which may be reflected in a significant increase in productivity. These results are important because they show that even the most recalcitrant SOM fraction can positively influence soil chemical and biological aspects, contributing to the improvement of the production system and also to higher plant productivity.

A matéria orgânica do solo (MOS) é composta de uma mistura complexa e heterogênea de compostos orgânicos, sendo as substâncias húmicas (SH) a fração mais recalcitrante da MOS. As SH têm grande influência sobre as propriedades químicas e biológicas do solo, contribuindo como fonte de energia para microrganismos e também contribuindo com a disponibilidade de nutrientes. Além disso, as SH podem contribuir de forma expressiva para o desenvolvimento e produção das plantas cultivadas. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi avaliar a atividade e diversidade da comunidade bacteriana do solo, a disponibilidade de nutrientes e a produtividade da cultura de trigo após aplicação de doses crescentes de SH. Dois experimentos foram montados e avaliados, sendo um ensaio de incubação com um solo arenoso e outro um experimento de casa de vegetação com plantas de trigo em dois solos tropicais distintos (textura arenosa e argilosa). Houve um estímulo à atividade microbiana em ambos os experimentos, sendo este estímulo transitório, o que provavelmente ocorreu devido a um efeito priming provocado pela adição de SH. No entanto não houve alteração na estrutura da comunidade bacteriana pela adição de SH, o que pode ser devido ao fato de ser um material recalcitrante e já presente no solo. Também houve aumento na disponibilidade de fósforo, potássio, cálcio e nitrogênio, bem como da CTC, tanto em solo arenoso quanto argiloso, expressando o efeito das SH na melhoria das propriedades químicas de solos tropicais. Além disso, um efeito significativo foi visto em parâmetros relacionados à produtividade do trigo. Houve aumento de massa seca de raízes e parte aérea, além de aumento no peso e número de grãos, o que pode se refletir em aumento considerável de produtividade. Esses resultados são importantes por mostrarem que mesmo a fração mais recalcitrante da MOS pode influenciar positivamente aspectos químicos e biológicos do solo, contribuindo com a melhoria do sistema de produção e também com maiores produtividades vegetais. / The soil organic matter (SOM) is composed of a complex and heterogeneous mixture of organic compounds, in which the humic substances (HS) are considered to be the most recalcitrant fraction. HS have great influence on chemical and biological soil properties, contributing as energy source for microorganisms and as nutrient reservoir for plants. Furthermore, HS can contribute significantly to the development and production of crop plants. Therefore, the objective of this study was to evaluate the activity and diversity of the soil bacterial community, nutrient availability and productivity of a wheat crop after application of increasing doses of HS. For this purpose, two experiments were performed and evaluated, one is an incubation essay with a sandy soil and the other a greenhouse experiment with wheat plants using two distinct tropical soils as substrates (sandy and clayey). Microbial activity was stimulated in both experiments, and this transient stimulus may have been due to a priming effect caused by the addition of HS. However, there was no change in the bacterial community structure which may be due to the fact that HS is a recalcitrant material and already present in the soil. Nevertheless, we found an increase in the availability of phosphorus, potassium, calcium and nitrogen, as well as in the CEC in both, sandy and clayey soils, showing that HS do improve chemical properties of tropical soils. Furthermore, we found a significant effect on wheat productivity related parameters. There was an increase of dry weight of roots and shoots, as well as increased weight and number of grains, which may be reflected in a significant increase in productivity. These results are important because they show that even the most recalcitrant SOM fraction can positively influence soil chemical and biological aspects, contributing to the improvement of the production system and also to higher plant productivity.

O fósforo (P) é um elemento essencial para todas as formas de vida do nosso planeta e desempenha papel crucial na agricultura mundial. Porém, a sua escassez irá aumentar nas próximas décadas. A população mundial atingiu 7,3 bilhões de pessoas e está projetada para alcançar 9 bilhões até 2050. Para sustentar essa população crescente será necessário que a agricultura mundial triplique a produção de alimentos nos próximos 35 anos. A eficiência de utilização de P é definida como o aumento da quantidade de biomassa ou produto de interesse econômico (grãos, frutas, fibras ou etanol) produzido por unidade de P absorvido. O uso de plantas com alta eficiência de utilização de nutrientes pode representar o alicerce na construção de uma agricultura com alta produtividade, reduzido custo de produção e baixo impacto ambiental. A hipótese testada nesse trabalho foi de que existe variação genotípica entre as cultivares comerciais de arroz e feijão e que é possível identificar características nas plantas ligadas com maior eficiência de absorção e utilização de P. O objetivo deste trabalho foi identificar cultivares de arroz e feijão mais eficientes em absorver e utilizar P e características das plantas ligadas com a sua maior eficiência de utilização. Foi realizado um conjunto de experimentos de casa de vegetação e campo afim de verificar a variabilidade existente entre 16 e 19 cultivares de arroz e feijão, respectivamente, em alta e baixa disponibilidade de P no solo. As características anatômicas radiculares de um grupo de genótipos de feijão foram avaliadas através de experimentos realizados nos Estados Unidos. Os resultados mostraram que existe variação significativa entre as cultivares para a maioria das características analisadas. Foi observada substancial variação genotípica entre as cultivares de feijão para número de espirais de raízes basais (NERB) e número de raízes basais (NRB) (P <0.01). As cultivares de arroz com resultados similares de matéria seca da parte aérea no alto P variaram significativamente no baixo P. A eficiência de utilização do P pelas cultivares de arroz aumentou no baixo P. Os resultados das características radiculares anatômicas de feijão confirmaram que a estiolação da raiz basal melhora a capacidade das plantas de suportar o stress causado pela baixa disponibilidade de P no solo. A conclusão do trabalho foi de que realmente existe variação genética entre as cultivares de arroz e feijão para eficiência de absorção e utilização de P, e foi possível identificar materiais mais eficientes em absorver e utilizar P sob baixa disponibilidade de P no solo. / The phosphorus (P) is an essential element for all life forms on our planet and plays a crucial role in world agriculture. However, its scarcity will increase in next decades. The world population has reached 7.3 billions people and is projected for 9 billions by 2050. To support this growing population, global agriculture will have to triplicate food production in the next 35 years. The P utilization efficiency is defined as the increased amount of biomass or a product of economic interest (fruit, grains, fibers and ethanol) obtained per unit of absorbed P. The use of high nutrient efficient plants may represent the foundation in building agriculture with high productivity, reduced production costs and low environmental impact. The hypothesis tested in this study was that there is genetic variation among the commercial cultivars of rice and common beans and it is possible to identify plant traits linked with increased P uptake and utilization efficiency. The aim of this study was to identify more P efficient rice and beans cultivars and identify plant traits that may be linked with increased P use efficiency. We carried out a set of experiments (greenhouse and field) in order to check the genetic variability among 16 and 19 rice and bean cultivars, respectively, in high and low soil P availability. The root anatomical traits of a group of bean genotypes were evaluated through experiments conducted in the United States. The results from the experiments showed that there was significant variation among cultivars for most of evaluated traits. We observed substantial genotypic variation among the bean cultivar for basal root whorl number and basal root number. Rice cultivars were similar to shoot production in high P availability, however varied among them in low P availability. The rice and bean cultivars P use efficiency increased in low P. The results of bean anatomic root traits confirmed the hypothesis that basal root etiolation improves bean plants growth under P limiting conditions by increasing P acquisition. The genetic variation for P use efficiency among rice and bean cultivars was confirmed.

O fósforo (P) é um elemento essencial para todas as formas de vida do nosso planeta e desempenha papel crucial na agricultura mundial. Porém, a sua escassez irá aumentar nas próximas décadas. A população mundial atingiu 7,3 bilhões de pessoas e está projetada para alcançar 9 bilhões até 2050. Para sustentar essa população crescente será necessário que a agricultura mundial triplique a produção de alimentos nos próximos 35 anos. A eficiência de utilização de P é definida como o aumento da quantidade de biomassa ou produto de interesse econômico (grãos, frutas, fibras ou etanol) produzido por unidade de P absorvido. O uso de plantas com alta eficiência de utilização de nutrientes pode representar o alicerce na construção de uma agricultura com alta produtividade, reduzido custo de produção e baixo impacto ambiental. A hipótese testada nesse trabalho foi de que existe variação genotípica entre as cultivares comerciais de arroz e feijão e que é possível identificar características nas plantas ligadas com maior eficiência de absorção e utilização de P. O objetivo deste trabalho foi identificar cultivares de arroz e feijão mais eficientes em absorver e utilizar P e características das plantas ligadas com a sua maior eficiência de utilização. Foi realizado um conjunto de experimentos de casa de vegetação e campo afim de verificar a variabilidade existente entre 16 e 19 cultivares de arroz e feijão, respectivamente, em alta e baixa disponibilidade de P no solo. As características anatômicas radiculares de um grupo de genótipos de feijão foram avaliadas através de experimentos realizados nos Estados Unidos. Os resultados mostraram que existe variação significativa entre as cultivares para a maioria das características analisadas. Foi observada substancial variação genotípica entre as cultivares de feijão para número de espirais de raízes basais (NERB) e número de raízes basais (NRB) (P <0.01). As cultivares de arroz com resultados similares de matéria seca da parte aérea no alto P variaram significativamente no baixo P. A eficiência de utilização do P pelas cultivares de arroz aumentou no baixo P. Os resultados das características radiculares anatômicas de feijão confirmaram que a estiolação da raiz basal melhora a capacidade das plantas de suportar o stress causado pela baixa disponibilidade de P no solo. A conclusão do trabalho foi de que realmente existe variação genética entre as cultivares de arroz e feijão para eficiência de absorção e utilização de P, e foi possível identificar materiais mais eficientes em absorver e utilizar P sob baixa disponibilidade de P no solo. / The phosphorus (P) is an essential element for all life forms on our planet and plays a crucial role in world agriculture. However, its scarcity will increase in next decades. The world population has reached 7.3 billions people and is projected for 9 billions by 2050. To support this growing population, global agriculture will have to triplicate food production in the next 35 years. The P utilization efficiency is defined as the increased amount of biomass or a product of economic interest (fruit, grains, fibers and ethanol) obtained per unit of absorbed P. The use of high nutrient efficient plants may represent the foundation in building agriculture with high productivity, reduced production costs and low environmental impact. The hypothesis tested in this study was that there is genetic variation among the commercial cultivars of rice and common beans and it is possible to identify plant traits linked with increased P uptake and utilization efficiency. The aim of this study was to identify more P efficient rice and beans cultivars and identify plant traits that may be linked with increased P use efficiency. We carried out a set of experiments (greenhouse and field) in order to check the genetic variability among 16 and 19 rice and bean cultivars, respectively, in high and low soil P availability. The root anatomical traits of a group of bean genotypes were evaluated through experiments conducted in the United States. The results from the experiments showed that there was significant variation among cultivars for most of evaluated traits. We observed substantial genotypic variation among the bean cultivar for basal root whorl number and basal root number. Rice cultivars were similar to shoot production in high P availability, however varied among them in low P availability. The rice and bean cultivars P use efficiency increased in low P. The results of bean anatomic root traits confirmed the hypothesis that basal root etiolation improves bean plants growth under P limiting conditions by increasing P acquisition. The genetic variation for P use efficiency among rice and bean cultivars was confirmed.