Abstract: Sugarcane is an important Brazilian commodity, being usually cultivated in soils with low natural fertility. This study aimed to isolate diazotrophic endophytes from sugarcane tissues and evaluate the morphological and physiological characteristics of their colonies as well as their plant growth-promoting (PGP) traits in select diazotrophic endophytic bacteria. Fifty-six bacterial isolates were identified in the sugarcane tissues, and these isolates presented distinct morphological and physiological traits. A total of thirty-five bacterial isolates were biochemically evaluated. Overall, Bacillus was the dominant genus. Isolates of Methylobacterium spp. and Brevibacillus agri were present only in leaves, while Herbaspirillum seropedicae occurred only in stems. Except to IPA-CF45A, all isolates were nitrogenase positive. All endophytes exhibit production of indol 3-acetic acid. Over 50% of endophytes solubilize phosphate, release N-acyl homoserine lactones, and present the activity of 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid deaminase, catalase, lipase and protease. The network analysis showed that isolates belonged to Burkholderia, Herbaspirillum, and Methylobacterium interact with Bacillus. Bacterial endophytes exhibited distinct morphological, physiological, and PGP traits that are useful for sustainable agriculture, highlighting the isolates IPA-CC33, IPA-CF65, IPA-CC9 and IPA-CF27. Further studies on the effects of these diazotrophic endophytes and their potential for providing microbial inoculants for improving sugarcane fields will provide valuable information to maintain the sustainability and environment quality.

RESUMO. A matéria orgânica de uma maneira geral apresenta baixa concentração de N; entretanto, material orgânico pode ser enriquecido por inoculação com bactérias diazotróficas selecionadas. O objetivo principal da pesquisa foi de avaliar os efeitos na produção de biofertilizante produzido com a mistura de vários materiais aplicados em diferentes proporções inoculados com a bactéria diazotrófica Beijerinckia indica, selecionada em trabalho prévio. O experimento utilizou vasos plásticos (6 L) contendo 5 kg da mistura de três diferentes materiais orgânicos (torta de filtro de usina, húmus de minhoca e resíduo de cultura) aplicados nas seguintes proporções (v:v:v): 1-(5:0:0), 2-(4:1:0), 3-(4:0:1), 4-(3:2:0), 5-(3:1:1), 6-(3:0:2), 7-(2:3:0), 8-(2:2:1), 9-(2:1:2), 10-(2:0:3), 11-(1:4:0), 12-(1:3:1), 13-(1:2:2), 14-(1:1:3), 15-(1:0:4), 16-(0:5:0), 17-(0:4:1), 18-(0:1:4) 19-(0:3:2), 20-(0:2:3) e 21-(0:0:5). Amostras foram coletadas após inoculação com B. indica durante o período de 0, 10, 20, 30, e 40 dias na fase de maturação. As análises químicas realizadas foram: pH (H2O), C e N total, P e K disponível, e Na+, Ca+2, Mg+2 trocáveis. Os tratamentos com os melhores resultados mostraram interação com efeitos significativos nas diferentes fases de maturação, com exceção do C e N total que só apresentaram efeitos individuais. De uma maneira geral as melhores proporções de materiais orgânicos foram (5:0:0), (3:2:0) e (2:3:0) que mostraram aumento significativo na disponibilidade de nutrientes. Biofertilizantes com melhores proporções de material orgânico podem ser utilizados para produzir substratos orgânicos mais efetivos e com potencial para uso alternativo a fertilizantes comerciais.

ABSTRACT. Organic matter has low N content; however, organic matter may be enriched by inoculation with selected diazotrophic bacteria. The aim of the paper was to evaluate the effects of biofertilizer produced by mixing different types and proportions of organic matter inoculated with the diazotrophic bacteria Beijerinckia indica. The experiment consisted of plastic trays (6 L) containing 5 kg of three different types of organic matter (filter mud cake, earthworm compost, and crop residue) applied in the following proportions (v:v:v): 1-(5:0:0), 2-(4:1:0), 3-(4:0:1), 4-(3:2:0), 5-(3:1:1), 6-(3:0:2), 7-(2:3:0), 8-(2:2:1), 9-(2:1:2), 10-(2:0:3), 11-(1:4:0), 12-(1:3:1), 13-(1:2:2), 14-(1:1:3), 15-(1:0:4), 16-(0:5:0), 17-(0:4:1), 18-(0:1:4), 19-(0:3:2), 20-(0:2:3), and 21-(0:0:5). Samples were collected following inoculation with B. indica at 0, 10, 20, 30, and 40 days of the maturation phase. The chemical analyses were: pH (H2O), total C and N, available P and K, and exchangeable Na+, Ca+2, Mg+2. The treatments with the best results showed significant effects following the maturation phase. The exceptions were C and N, which presented only individual effects. In general, the organic matter proportions (5:0:0), (3:2:0), and (2:3:0) resulted in a significant increase in the availability of nutrients. Biofertilizers with optimal organic matter proportions may be used to produce organic substrates that are more effective and have the potential to be applied as alternatives to soluble NPK fertilizers.

O feijão-caupi (Vigna unguiculata (L.) Walp.) pode adquirir nitrogênio em quantidades adequadas para suprir suas necessidades, por meio do processo de fixação biológica do nitrogênio (FBN), quando associado com rizóbios específicos e eficientes. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da aplicação de diferentes taxas de inóculo na nodulação e FBN na cultivar BRS Pujante de feijão-caupi. O experimento foi conduzido em casa de vegetação, utilizando-se vasos plásticos com 2 kg de solo, em delineamento experimental de blocos ao acaso com sete tratamentos e quatro repetições. Os tratamentos constaram de cinco concentrações de células da estirpe de Bradyrhizobium sp. BR 3267 (células/semente), um tratamento sem inoculação e com adição de fertilizante nitrogenado (controle + N) e um controle sem inoculação e sem adição de fertilizante nitrogenado (controle). Foram avaliados o número e a massa seca de nódulos, a massa seca da parte aérea e o acúmulo de N na parte aérea. À medida que houve aumento da concentração de células na semente, elevaram-se os parâmetros da nodulação e fixação do N2. A aplicação da maior taxa de inóculo, que foi de 6,65 x 10(7) células da estirpe BR 3267/semente, promoveu aumento da massa seca da parte aérea por planta correspondente a 27 % da massa seca da parte aérea do tratamento controle e semelhante ao tratamento controle + N. A inoculação a partir da aplicação de 8 x 10(5) células da estirpe BR 3267/semente forneceu maior quantidade de N para as plantas, em relação à dos tratamentos controle e controle + N. A cultivar BRS Pujante foi beneficiada pela FBN quando inoculada com a estirpe BR 3267, proporcionalmente à taxa de inóculo.

Cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walp.) can obtain sufficient N for its own supply from the atmosphere, by the process of biological nitrogen fixation (FBN), when associated with specific and effective rhizobia bacteria. The purpose of this study was to evaluate the effect of different rhizobia inoculum rates on nodulation and biological N fixation by cowpea (cv. BRS Pujante). A complete randomized block design with seven treatments and four replicates was used. The trial was conducted in a greenhouse using 2 kg of soil as the growth medium. The treatments consisted of five rates of viable cells of Bradyrhizobium sp. (strain BR 3267), a control treatment (without rhizobia and no mineral N) and a treatment without inoculation but with mineral nitrogen (control + 20 kg ha-1 N). Nodulation (nodule number and biomass), shoot biomass and total N uptake were determined. Higher rhizobia inoculum rates (viable cells per seed) increased the nodulation and N fixation values. In the treatment with rhizobia (strain BR 3267) at the highest inoculum rate (6,65x10(7) viable cells per seed), the shoot dry matter was equivalent to the treatment with mineral N application (20 kg ha-1) and promoted an increase of up to 27% compared with the control treatment. The inoculum rate (strain BR 3267) up to 8x10(5) (viable cells seed-1) contributed to accumulate a higher amount of N in cowpea compared to the control and the control + N treatments. Cowpea (cv. BRS Pujante) was benefited by the BNF when inoculated with strain BR 3267, proportionally to the inoculum rate.

Entre agosto e novembro de 2005 foi realizado um experimento em campo, com dois plantios consecutivos de alface (cv. Grand Rapids), em solo do Cariri cearense, visando avaliar a eficiência da fertilização com biofertilizantes de rocha fosfatada (BP) e potássica (BK), em comparação com os fertilizantes minerais superfosfato simples(SFS) e cloreto de potássio (KCl). Os fertilizantes minerais foram aplicados nos níveis recomendados com base na análise de solo para alface (SFS e KCl), e os biofertilizantes em três níveis (BP1 e BK1 metade da recomendação; BP2 e BK2 nível recomendado e BP3 e BK3 uma vez e meia o recomendado para SFS e KCl), e o tratamento controle (P0K0) sem aplicação de P e K. O delineamento experimental foi de blocos casualizados, em esquema fatorial 5², com quatro repetições. Os resultados demonstraram que o desempenho dos biofertilizantes com P e K foi equivalente ao dos fertilizantes minerais, especialmente com aplicação no nível BP2BK3. No segundo cultivo ficou evidenciado o efeito residual para produtividade da alface (biomassa fresca da parte aérea), altura, número de folhas, avaliação comercial e acumulação de P e K na parte aérea. Os resultados sugerem que os biofertilizantes de rochas com P e K podem ser usados como alternativa a fertilizantes minerais.

Production of rock biofertilizers is a practical process with reduction of energy consumption and increasing nutrients availability in soils. To evaluate the agronomic efficiency and the residual effect of P rock biofertilizer (PB) and potash rock (KB), compared to simple superphosphate (SSP) and potassium chloride (KCl), a field experiment with two consecutive lettuce crops (cv. Grand Rapids) was carried out in a soil at Cariri (Ceará, Brazil), from August to September 2005. The mineral fertilizers were applied in the levels recommended for lettuce (SSP and KCl), and the biofertilizers in three levels (PB1 and KB1 half of recommended levels; recommended levels PB2 and KB2 and 150% the recommended level PB3 and KB3 for SSP and KCl) and a control treatment with no P and K (P0K0). The experimental design was a factorial 5² in the randomized block, with four replicates. There was similar performance of the PK rock biofertilizers compared to the mineral fertilizers, especially when the level BP2BK3 was applied. The consecutive crop showed residual effect on lettuce yield (fresh shoot biomass), height, number of leaves, commercial evaluation, and P and K accumulation on shoot dry biomass. The results suggest that P and K rock biofertilizers may be used as an alternative in mineral fertilization.

A produção de biofertilizantes a partir de rochas é um processo prático que reduz o consumo de energia e aumenta a disponibilidade de nutrientes no solo. Realizou-se um experimento em campo, para avaliar a eficiência e o poder residual de biofertilizantes de rochas com fósforo (BP) e com potássio (BK) mais enxofre inoculado com Acidithiobacillus, aplicados em diferentes doses, para comparação com os fertilizantes minerais superfosfato simples (SFS) e cloreto de potássio (KCl), no rendimento da alface (cv. Crespa-Grand Rapids), em dois plantios consecutivos, e em alguns atributos químicos do solo (pH, Ca, Mg trocável, P e K disponível). Nos dois ciclos houve efeito dos biofertilizantes BP, BK, e dos fertilizantes solúveis SFS e do KCl no rendimento da alface. Os melhores resultados no 1º ciclo foram com os tratamentos SFS700 BK90, SFS700 BK60, e no 2º ciclo com BP700 BK90, SFS700 BK60, e com SFS700 BK90. Observou-se efeito residual quando aplicados os tratamentos BP1050 BK90 No pH do solo não houve efeito dos biofertilizantes, aplicados em mistura com húmus de minhoca, e verificou-se significativo aumento no P e K disponíveis no solo, especialmente para P no 2º ciclo. Concluiu-se que os biofertilizantes de rochas com P e K, em mistura com húmus de minhoca, podem ser usados como alternativa a fertilizantes minerais solúveis.

Production of rock biofertilizers is a practical process which reduces energy consumption and increases nutrients availability in soils. A field experiment was carried out applying phosphate biofertilizer (PB) and potash biofertilizer (KB) from rocks plus sulfur with Acidithiobacillus, applied in different rates, comparing with the mineral fertilizers simple superphosphate (SFS) and potassium chloride (KCl), on yield of lettuce (cv. Crespa-Grand Rapids), in two consecutive crops and in soil chemical attributes (pH, and available P and K). A control treatment was added without P and K (P0K0). In the two consecutive crops the biofertilizers BP, BK, and chemical fertilizers SFS and KCl were effective on lettuce yield. In the first crop the best results were obtained with the treatments SFS700 BK90, SFS700 BK60, and in the consecutive crop applying the treatments BP700 BK90, SFS700 BK60 and SFS700 BK90. In the two crops the positive response of the PK biofertilizers and PK mineral fertilizers was evident. Residual effect was observed when the treatment BP1050 BK90 was applied. Soil pH was not affected by application of PK biofertilizers plus worm-compound, increasing available P and K, especially for available P in the consecutive crop. The PK rock biofertilizers, plus worm-compound, may be applied as an alternative to PK mineral soluble fertilizers.