ABSTRACT: In this study, we analyzed the hypothesis that the combination of Nitrospirillum amazonense strain BR11145 with biological fertilizer prepared using Microgeo® and native microbiome from location of the product application results in morphological and nutritional gains for the initial development of sugarcane plants and soil chemistry. For this purpose, pre-sprouted sugarcane seedlings were grown in a greenhouse mesocosm experiment using soil amended with nitrogen/phosphorus/potassium fertilizer. The experimental treatments consisted of: 1) biological fertilizer with the addition of N. amazonense (100 mL ha-1), 2) biological fertilizer without the addition of N. amazonense, 3) inoculation with N. amazonense at a dose of 100 mL ha-1 with 2x108 viable cell mL-1, 4) inoculation with N. amazonense at a dose of 200 mL ha-1 with 2x108 viable cell mL-1, and 5) control, without the addition of biological fertilizer and N. amazonense. The biological fertilizer was applied at dose of 300 L ha-1, which was split at planting (200 L ha-1) and in the post-emergence phase (100 L ha-1). After 164 days of planting, it was detected an increase in leaf length +3, number of green leaves, leaf area and sulfur content in the leaves of sugarcane plants that received the biological fertilizer with the addition of N. amazonense. In conclusion, the combination of N. amazonense with biological fertilizer revealed positive effects through morphological and nutritional characteristics in sugarcane plants during their early stages of development when compared to plants grown only with the inoculation of N. amazonense, biological fertilizer or mineral fertilizers, with few notable positive effects on soil chemistry.

RESUMO: Neste estudo avaliou-se a hipótese de que a combinação de Nitrospirillum amazonense estirpe BR11145 com adubo biológico preparado com base em microbioma autóctone da localidade de aplicação do produto, produzido com Microgeo®, resulta em benefícios morfológicos e nutricionais para o desenvolvimento inicial de plantas de cana-de-açúcar e para a química do solo. Para tanto, mudas pré-brotadas de cana-de-açúcar foram crescidas em mesocosmos num experimento conduzido em casa-de-vegetação com solo enriquecido com fertilizante à base de nitrogênio/fósforo/potássio. Os tratamentos avaliados foram: 1) adubo biológico acrescido de N. amazonense (100 mL ha-1), 2) adubo biológico sem o acréscimo de N. amazonense, 3) inoculação de N. amazonense na dose de 100 mL ha-1 (2x108 células viáveis por mL), 4) inoculação de N. amazonense na dose de 200 mL ha-1 (2x108 células viáveis por mL), e 5) testemunha, sem a adição de fertilizante biológico e N. amazonense. O adubo biológico foi aplicado na dose de 300 L ha-1 sendo esta parcelada no plantio (200 L ha-1) e na fase de pós-emergência (100 L ha-1). Após 164 dias do plantio constatou-se aumento no comprimento da folha +3, número de folhas verdes, área foliar e no teor de enxofre nas folhas das plantas de cana-de-açúcar que receberam o adubo biológico combinado com N. amazonense. Conclui-se que a combinação de N. amazonense com o adubo biológico produzido com Microgeo® revelou efeitos positivos por meio de caraterísticas morfológicas e nutricionais em plantas de cana-de-açúcar durante os seus estádios iniciais de desenvolvimento quando comparadas com plantas crescidas apenas com a inoculação de N. amazonense, fertilizante biológico ou fertilizantes minerais, com poucos efeitos positivos notáveis na química do solo.

O conhecimento da dinâmica do N no solo pode facilitar na decisão da rotação de culturas empregada e aplicação de fertilizante para as culturas. O objetivo deste estudo foi avaliar os estoques de N, o N-inorgânico, a mineralização do N e a desnitrificação sob sistema plantio direto (SPD). O experimento foi desenvolvido na Fazenda Santa Branca em Tibagi (PR), em Latossolo Vermelho distroférrico de textura argilosa, no período de setembro de 2000 a outubro de 2001. Os tratamentos dispostos em faixas não casualisadas com parcelas subdivididas foram: plantio direto por 12 e 22 anos com as sucessões milho/trigo (M/T) e soja/trigo (S/T). As quantidades de N-inorgânico e a mineralização e nitrificação líquidas foram maiores no SPD com 22 anos que no SPD 12 anos. A sucessão de culturas empregada não influenciou a mineralização líquida e a nitrificação líquida. As emissões de N2O foram 25% superiores na sucessão M/T em relação a S/T. O tempo de SPD aumentou o estoque de N no solo, assim como as quantidades de N-inorgânico e a mineralização e nitrificação, contudo, não foram observados maiores emissões de óxido nitroso.

The knowledge of N dynamics in soil can facilitate the decision about crop rotation and the fertilizer application to the crops. The objective of this study was to quantify the soil N-stocks, inorganic-N and changes in the net mineralization and denitrification in a soil under no-tillage (NT). The experiment was set up at Santa Branca Farm in Tibagi (Paraná State , Brazil), on a clayey Oxisoil (Typic Hapludox) and was carried out from September 2000 to October 2001. The treatments were applied in non-random strips with split plots: no-tillage during 12 and 22 years with corn/wheat and soybean/wheat succession. Quantity of inorganic-N and the net mineralization and nitrification were higher under 22-years of adoption in relation to the 12-year-old NT. The crop succession used did not affect the average net mineralization and net nitrification. The N2O emissions were 25% higher in corn/wheat crop succession in relation to the soybean/wheat. Increasing time of no-tillage adoption increased the soil N stock, inorganic-N and net mineralization in the soil, but the different years of adoption of NT did not lead to changes in N2O emissions.

A atividade agrícola pode alterar a quantidade e qualidade da matéria orgânica do solo (MOS), resultando em emissões de dióxido de carbono (CO2) e óxido nitroso (N2O) do solo para a atmosfera. O sistema plantio direto (SPD) com a utilização de leguminosas em sistemas de rotação é uma estratégia que deve ser considerada tanto para o aumento da quantidade de MOS como para seu efeito na redução das emissões dos gases de efeito estufa. Com o objetivo de determinar os fluxos de gases do efeito estufa (CO2 e N2O) do solo, um experimento foi instalado em Tibagi (PR), em um Latossolo Vermelho distroférrico textura argilosa. Os tratamentos, dispostos em faixas não casualizadas com parcelas subdivididas, foram: sistema plantio direto por 12 anos com sucessões milho/trigo e soja/trigo (PD12 M/T e PD12 S/T, respectivamente) e por 22 anos (PD22 M/T e PD22 S/T, respectivamente). As emissões de CO2 do solo foram aproximadamente 20 % mais elevadas no PD22 em relação ao PD12. As emissões de CO2 apresentaram correlação significativa (R² = 0,85; p < 0,05) com a temperatura do solo, com emissões médias 40 % menores, registradas nos meses com temperaturas mais baixas. As emissões mais elevadas de N2O foram observadas após a colheita das culturas de verão, sobretudo na sucessão milho/trigo, em relação à sucessão soja/trigo. As emissões de N2O foram aproximadamente 25 % maiores após aplicação do fertilizante nitrogenado na cultura do trigo nas duas sucessões e apresentaram correlação significativa (R² = 0,88; p < 0,01) com o grau de saturação de água no solo (Sr %).

The agricultural activity can change the quantity and quality of soil organic matter (SOM), resulting in CO2 and N2O emissions from the soil. No-tillage (NT) with legume species in crop rotation is a strategy that should be considered not only to increase the SOM quantity, but also to reduce greenhouse gas emissions. The objective of this study was to determine the soil-atmosphere gas emissions with greenhouse effect (CO2 and N2O). For this purpose, an experiment was installed in Tibagi (Paraná State, Brazil), on a clayey Oxisol (Typic Hapludox). The treatments were conducted in non-random strips with subdivided plots: no-tillage crop successions corn/wheat and soybean/wheat (NT12 M/T and NT12 S/T, respectively) for 12 years and no-tillage (NT22 M/T and NT22 S/T, respectively) for 22 years. The CO2 soil emissions were nearly 20 % higher in NT22 than in NT12. The CO2 emissions were significantly correlated (R² = 0.85; p < 0.05) with soil temperature, with 40 % lower mean emissions in the months of minimal soil temperatures. Highest N2O emissions were observed after the summer crop harvest, mainly in corn/wheat compared to soybean/wheat succession. N2O emissions were approximately 25 % higher after N-fertilizer application to wheat in both crop successions, and were significantly correlated (R² = 0.88; p < 0.01) with soil water-filled pore space (Sr %).

Os manejos conservacionistas, como o sistema plantio direto (SPD), podem ser considerados uma atividade com potencial para sequestrar C no solo. Os objetivos deste trabalho foram quantificar os estoques de C no solo e, juntamente com a dedução das emissões de óxido nitroso (N2O), calcular o sequestro de C do solo sob SPD com diferentes tempos de implantação em duas sucessões de culturas. O experimento foi instalado na Fazenda Santa Branca, em Tibagi (PR), em um Latossolo Vermelho distroférrico de textura argilosa. Os tratamentos, dispostos em faixas não casualizadas com parcelas subdivididas, foram: plantio direto por 12 anos com sucessões milho/trigo e soja/trigo (PD12 M/T e PD12 S/T, respectivamente) e por 22 anos (PD22 M/T e PD22 S/T, respectivamente). Os estoques de C no solo aumentaram com o tempo de implantação do SPD; o incremento no C do solo em 10 anos foi de 35 %, com uma taxa anual de acúmulo de 1,94 t ha-1 ano-1 . A simulação do estoque de C do solo com o uso do modelo unicompartimental mostrou que o elevado aporte de resíduos culturais e a rotação de culturas com uso de leguminosas reduziram a mineralização da matéria orgânica, o que favoreceu o acúmulo de C no solo. As emissões de N2O foram 25 % mais elevadas na sucessão milho/trigo, em relação à soja/trigo, e os diferentes tempos de SPD não promoveram aumento das emissões do N2O. O balanço entre a taxa de acúmulo de C e a emissão de óxido nitroso mostrou que o sistema apresentou saldo positivo no acúmulo de C no solo, o que significou o sequestro de CO2 de 6 t ha-1 ano-1 .

Conservationist soil management systems such as no-tillage (NT) can be considered activities with potential to increase soil carbon sequestration. The objective of this study was to quantify the soil C stocks and, along estimations of the nitrous oxide (N2O) emissions, calculate the soil C sequestration under NT for different times of implantation in two crop successions. The experiment was installed on the farm Santa Branca in Tibagi (Paraná State, Brazil), on a clayey Oxisol (Typic Hapludox). The treatments were conducted in non-random strips with subdivided plots: no-tillage with corn/wheat and soybean/wheat crop successions (NT12 M/T and NT12 S/T, respectively) for 12 years and no-tillage (NT22 M/T and NT22 S/T, respectively) for 22 years. The soil C stock increased with the time of no-tillage adoption; the increase in soil C in 10 years was 35 % and the annual accumulation rate 1.94 t ha-1 yr-1. The simulation of the soil C stock with the use of the unicompartmental model showed that the high input of crop residues and cropping systems with legume species reduced the soil organic matter mineralization that favored soil C accumulation. The N-N2O emissions were 25 % higher in corn/wheat than in soybean/wheat succession, and the different period of NT adoption did not induce higher N-N2O emissions. The balance between the soil C accumulation rate and nitrous oxide emissions indicated a positive balance of the system in the soil C accumulation, representing a CO2 sequestration of 6 t ha-1 yr-1

As diferentes práticas agrícolas realizam controles distintos na dinâmica do C e N microbiano. Com o objetivo de elucidar a dinâmica do C e N microbianos em solos sob sistema plantio direto (SPD), foram avaliados - nas seqüências milho/trigo/soja e soja/trigo/soja cultivadas em solos com diferentes classes texturais - áreas e tempos de adoção do sistema na Fazenda Santa Branca, Tibagi, PR. O experimento foi instalado em quatro áreas, sendo três delas com histórico de 12 anos sob SPD, com as seguintes classes texturais: muito argilosa (PD12-TmuA); argilosa (PD12-TA) e média (PD12-TmeA); e uma com histórico de 22 anos sob SPD com classe textural argilosa (PD22-TA). No período de 18 meses foram realizadas nove amostragens de solo em quatro camadas (0-2,5; 2,5-5; 5-10; 10-20 cm). Em função do tempo de adoção do SPD, ocorreram diferenças no C microbiano entre a PD12-TA e a PD22-TA nas camadas mais profundas do solo. A PD22-TA apresentou em média 30,8 kg ha-1 de Nmic a mais que a PD12-TA e menores variações nas quantidades de N microbiano na camada de 0-20 cm. No que se refere à textura do solo, a PD12-TmuA apresentou as maiores médias de C e N microbianos na camada de 0-20 cm, exceto nos 20 dias após o plantio do trigo (jun./01). A PD12-TA e a PD12-TmeA não apresentaram diferenças significativas nas quantidades de C microbiano em qualquer dos meses analisados, na camada de 0-5 cm. Entretanto, foram encontradas diferenças quanto a esta última propriedade nas camadas de 5-10 e 10-20 cm. Os resultados indicam que o tempo de adoção do sistema plantio direto e o aumento dos teores de argila do solo favorecem os aumentos de C e N microbianos.

Different agricultural practices accomplish distinct controls on microbial C an N dynamics. The dynamics of microbial C and N in soils under no-tillage system (NT) were evaluated in the crop sequences corn/wheat/soybean and soybean/wheat/soybean in soils with different texture, areas and periods under NT at the "Santa Branca" farm, Tibagi, Paraná State, Brazil (50 ° 23 ' W, 24 ° 36 ' N). The experiment was installed at four sites, three of which had been NT cultivated in the previous 12 years, with the following textures: clay (PD12-TmuA); sandy-clay (PD12-TmeA), and sandy-clay-loam (PD12-TA); and one site 22 years under NT with texture class sandy-clay-loam (PD22-TA). During an 18 months period soils were sampled nine times in four layers (0-2.5; 2.5-5; 5-10 and 10-20 cm). Microbial C was different in PD12-TA and PD22-TA in the deepest soil layers, due to the time of NT implantation. The microbial N level in the PD22-TA averaged 30.8 kg ha-1 higher than in PD12-TA, while the variations in microbial N in the 0-20 cm layer were smaller. No significant differences were observed in the amounts of microbial C and N among the crop sequences. Regarding soil texture, the averages of microbial C and N in the 0-20 cm layer were higher for PD12-TmuA, except 20 days after wheat sowing (Jun/01). Contrasting to the 5-10 and 10-20 cm layers, in PD12-TA and PD12-TmeA the differences between microbial C levels were not significant in the 0-5 cm layer. Our results indicate that the amount of microbial C and N is favored by long-term NT and the clayey soil texture.

Parâmetros radiculares como distribuição, comprimento, diâmetro e matéria seca são inerentes a cada espécie de planta. As raízes podem influenciar a população microbiana durante o ciclo vegetativo através das rizodeposições e, após a senescência, integrando a matéria orgânica do solo. Pelo fato de representarem um substrato lábil, especialmente de nitrogênio, podem ditar o ritmo da disponibilidade de nutrientes na seqüência de culturas sob o sistema de plantio direto (SPD). A comparação dos sistemas radiculares do milho (Zea mays L.), cultivar Cargill 909 e da soja [Glycine max (L.) Merr.], cultivar Embrapa 59, e sua influência sobre a distribuição espacial do C e N microbianos foi feita em um Latossolo Vermelho-Escuro, textura argilosa, cultivado durante 22 anos sob SPD, no município de Tibagi (PR). Técnicas de processamento de imagens e de placa de pregos foram empregadas na avaliação de 40 quadrículas de um perfil de 80 ´ 50 ´ 3 cm, revelando que 36% das raízes de milho e 30% das raízes de soja estão concentradas na camada 0-10 cm do solo. A distribuição percentual no perfil do solo de matéria seca radicular foi semelhante nas duas culturas. O sistema radicular do milho apresentou 1.324 kg C ha-1 e 58 kg N ha-1, com maior densidade por matéria seca e de raízes em vias de decomposição na camada superficial do solo, decrescendo com a profundidade. O sistema radicular da soja (392 kg C ha-1 e 21 kg N ha-1) teve contribuição maior de raízes finas e de densidade por comprimento do que do milho. O efeito das raízes do milho sobre o C microbiano alcançou camadas mais profundas do que o das raízes da soja. O N microbiano apresentou melhor correlação com a concentração de raízes finas ativas e com as raízes em decomposição ou de forma indefinida, provavelmente em função da maior quantidade de C e N de fácil assimilação pelos microrganismos.

Some root parameters such as distribution, length, diameter and dry matter are inherent to plant species. Roots can influence microbial population during vegetative cycle through the rhizodeposits and, after senescence, integrating the soil organic matter pool. Since they represent labile substrates, especially regarding nitrogen, they can determine the rate of nutrient availability to the next crop cultivated under no-tillage (NT). The root systems of two crop species: maize (Zea mays L.) cultivar Cargill 909 and soybean [Glycine max (L.) Merr.] cultivar Embrapa 59, were compared in the field, and their influence on spatial distribution of the microbial C and N in a clayey-textured Typic Hapludox cultivated for 22 years under NT, at Tibagi, State of Paraná (PR), Brazil, was determined. Digital image processing and nail-plate techniques were used to evaluate 40 plots of a 80 ´ 50 ´ 3 cm soil profile. It was observed that 36% and 30% of the maize and soybeans roots, respectively, are concentrated in the 0 to 10 cm soil layer. The percent distribution of root dry matter was similar for both crops. The maize roots presented a total of 1,324 kg C ha-1 and 58 kg N ha-1, with higher root dry matter density and more roots in decomposition in the upper soil layer, decreasing with depth. The soybean roots (392 kg C ha-1 and 21 kg N ha-1) showed higher number of thinner roots and higher density per length unity compared to the maize. The maize roots enhanced microbial-C down to deeper soil layers than did the soybean roots. The microbial N presented a better correlation with the concentration of thin active roots and with roots in decomposition or in indefinite shape, possibly because of higher concentration of C and N easily assimilated by soil microorganisms.