RESUMO No Cerrado, a maior parte dos solos possui baixa fertilidade natural. Para superar esta limitação, os agricultores empregam grandes quantidades de fertilizantes solúveis, gerando impactos ambientais. Objetivou-se avaliar a utilização de biotita sienito finamente moída (0, 600, 1.200, 1.800 e 2.400 kg ha-1) como fonte alternativa de nutrientes e cargas elétricas em Latossolo intemperizado do Cerrado. Adicionalmente, o desenvolvimento e nutrição de plantas de milho foram avaliados. Os valores de Ca + Mg, T, t, Zn, Cu, Fe e Mn no solo não foram afetados pela adição da biotita sienito, mas houve aumento no P e K disponíveis e nas cargas permanentes. A biotita não elevou os teores de P, Ca e Cu nas folhas do milho, mas aumentou os teores de N e K. Aumentos de 103, 125 e 128 % também foram detectados, respectivamente, na altura da planta, diâmetro do caule e matéria seca das folhas. A biotita sienito foi capaz de aumentar o P, K e as cargas permanentes do solo, bem como a absorção de N e K pelo milho, auxiliando no crescimento da planta.

ABSTRACT In the Brazilian Savanna, most of the soils have a low natural fertility. In order to overcome this limitation, farmers use large amounts of soluble fertilizers, causing environmental impacts. In the present study, finely ground biotite syenite (0; 600; 1,200; 1,800; and 2,400 kg ha-1) was evaluated as an alternative source of nutrients and electrical charges in a weathered Ferralsol from the Brazilian Savanna. Additionally, the development and nutrition of maize plants were analyzed. The values of Ca + Mg, T, t, Zn, Cu, Fe and Mn in the soil were not affected by the addition of biotite syenite, but the available P and K and the permanent charges were increased. The biotite did not increase the contents of P, Ca and Cu in the maize leaves, but it increased the contents of N and K. Increases of 103, 125 and 128 % were also detected, respectively, for plant height, stem diameter and leaf dry matter. The biotite syenite was able to increase the soil P, K and permanent charges, as well as the maize uptake of N and K, thus helping in the plant growth.

Abstract Mycorrhizae are important components of agroecosystems and the diversification of crops stimulates the abundance of arbuscular mycorrhizal fungi and the participation of symbiosis in plant growth. This experiment examined mycorrhizal assessment, chemical and microbiological soil attributes in a maize-forage grasses intercropping compared to a maize-monocropping system. A complete randomized block design was used with crop systems installed under no-till management with three replicates, as follow: Maize (Zea mays L.); Panicum maximum Jacq. cv. Aruana; Urochloa humidicola (Rendle.) Schweickerdt.; Maize-P. maximum intercropping and Maize-U. humidicola intercropping. In 2015/2016 season, intercropping maize with Panicum maximum Jacq. cv. Aruana or Urochloa humidicola (Rendle.) Schweickerdt. promoted similar effects (Tukey test, p<0.05) to monocropped maize under no-till system on soil chemical and biochemical parameters related to carbon cycling in the soil surface layer, as well as the dynamics of arbuscular mycorrhizal symbiosis in tropical soils, managed for a period of more than six years. Similar grain yield was verified among maize crop systems. This result indicates that intercropping maize-tropical forage grasses represents an alternative for monocropped grains, a very common practice that is used in intensive management, being able to guarantee equivalent productivities and to combine grain production with crop-livestock systems. As a result, intercropping promotes the diversification of the property's income source, adding environmental gains, such as more efficient land use by cultivated plants, keeping soil constantly cultivated, storing carbon and contributing to minimize the impact of climate change on agricultural systems and the sustainability of food production.

Several methods exist for determining soil organic carbon, and each one has its own advantages and limitations. Consequently, a comparison of the experimental results obtained when these methods are employed is hampered, causing problems in the comparison of carbon stocks in soils. This study aimed at evaluating the analytical procedures used in the determination of carbon and their relationships with soil mineralogy and texture. Wet combustion methods, including Walkley-Black, Mebius and Colorimetric determination as well as dry combustion methods, such as Elemental and Gravimetric Analysis were used. Quantitative textural and mineralogical (kaolinite, goethite and gibbsite) analyses were also carried out. The wet digestion methods underestimated the concentration of organic carbon, while the gravimetric method overestimated. Soil mineralogy interfered with the determination of carbon, with emphasis on the gravimetric method that was greatly influenced by gibbsite.

Since the beginning of Human civilization, the soil organic matter has been used as plant growth promoter and/or regulator. Indeed, early in plant science history, even before the auxin concept has been established, the term "auximones" was coined to describe plant growth promoting humic acids derived from peat. Despite of this, until the end of the 20th century, humic substances remained as some of the most neglected environment signals in plant physiology research. However, this scenario has changed in last decade with the discovery that the major systems of energy transduction of the plant cell membranes, the proton pumps, can be tightly orchestrated by humic substances just as elicited by a hormonal signaling. Differential activations of both plasma membrane (PM H+-ATPase) and vacuolar pumps (V-ATPase and H+-PPase) are modulated by humic substances triggering ion signatures related to specific patterns of plant growth and development. Phytohormones have been found to be associated with this humus bioactivity, and nitric oxide acting as a second messenger in a signaling pathway in which plants can sense the soil environment to cope with specific conditions. In this review, we discuss some of the most influential data available in literature, which have shaped this underexplored interface between the chemistry of the organic matter and the plant physiology. The key role of organic matter in the sustainable agriculture will also be highlighted from a biochemical perspective of the plant cell responses to biofertilization, specially in tropical environments.

A depleção da matéria orgânica causada pelos sistemas de manejo de solos tem sido identificada como um problema crítico para a maior parte dos solos tropicais. A aplicação de resíduos orgânicos provenientes de atividades agroindustriais pode amenizar esse problema, devido à possibilidade de aumento da qualidade e quantidade da matéria orgânica. As substâncias húmicas têm papel importante na conservação do solo, mas a dinâmica das suas transformações é ainda pouco compreendida. Neste trabalho, foi avaliado o efeito da adição de composto orgânico sobre dois solos tropicais mineralogicamente distintos (Latossolo e Cambissolo) durante dois anos. O composto empregado foi preparado com torta de filtro, um resíduo proveniente da produção de açúcar, e as amostras dos solos foram incubadas com doses equivalentes a 0, 40, 80 e 120 Mg ha-1. A adição do composto de torta de filtro alterou quantitativa e qualitativamente a dinâmica das substâncias húmicas, e essa alteração foi relacionada com a composição mineralógica dos solos. Observou-se que a mineralização do carbono total foi mais rápida no Cambissolo, que apresentou mineral do tipo 2:1 em sua constituição (ilita), enquanto os ácidos húmicos foram preservados por maior período de tempo no solo sem argilominerais do tipo 2:1 (Latossolo). Em ambos os solos, a adição do composto aumentou o conteúdo de ácidos fúlvicos, sugerindo a formação de moléculas hidrofílicas de pequenas dimensões. Os ácidos húmicos extraídos dos solos apresentaram decréscimo na intensidade de fluorescência ao longo do tempo, revelando importantes modificações químicas nesse compartimento de carbono reconhecido como estável.

Soil organic matter depletion caused by agricultural management systems have been identified as a critical problem in most tropical soils. The application of organic residues from agro-industrial activities can ameliorate this problem by increasing soil organic matter quality and quantity. Humic substances play an important role in soil conservation but the dynamics of their transformations is still poorly understood. This study evaluated the effect of compost application to two contrasting tropical soils (Inceptisol and Oxisol) for two years. Soil samples were incubated with compost consisting of sugarcane filter cake, a residue from the sugar industry, at 0, 40, 80, and 120 Mg ha-1. Filter cake compost changed the humic matter dynamics in both content and quality, affecting the soil mineralogical composition. It was observed that carbon mineralization was faster in the illite-containing Inceptisol, whereas humic acids were preserved for a longer period in the Oxisol. In both soils, compost application increased fulvic acid contents, favoring the formation of small hydrophilic molecules. A decrease in fluorescence intensity according to the incubation time was observed in the humic acids extracted from amended soils, revealing important chemical changes in this otherwise stable C pool.

Substâncias promotoras do crescimento vegetal são amplamente utilizadas na agricultura moderna. Existem vários produtos no mercado, muitos dos quais são substâncias húmicas isoladas de diferentes fontes. A torta de filtro, um resíduo da produção do açúcar, é uma fonte rica e renovável de matéria orgânica e essas características a tornam uma possível fonte de substâncias promotoras do crescimento vegetal. Ácidos húmicos (AH) da torta de filtro foram caracterizados, e foi avaliado seu efeito como promotor de crescimento radicular. As características químicas dos AH foram avaliadas por meio da composição elementar, grupos funcionais ácidos, relação E4/E6 e espectroscopia de infravermelho. A atividade biológica dos AH foi acessada avaliando-se a arquitetura radicular e a atividade da H+-ATPase de membrana plasmática. O desenvolvimento de raízes laterais foi diretamente relacionado ao estímulo da atividade da H+-ATPase. A habilidade dos AH em promover o desenvolvimento radicular indica que AH extraídos da torta de filtro podem ser utilizados como estimuladores do crescimento de plantas.

Plant growth promoting substances are widely used in modern agriculture. Several products in the market are humic substances isolated from different sources. The filter cake, a residue of sugar production, is a rich and renewable source of organic matter and these characteristics place the filter cake as a possible source of plant growth promoting substances. Humic acids (HA) from filter cake were characterized, and their effects as root growth promoters were evaluated. Chemical features of the HA were evaluated through elemental composition, acidic functional groups, E4/E6 ratio and infrared spectroscopy analyzes. The biological activity of the HA was assessed using root architecture parameters and the P-type H+-ATPase activity. The lateral root development was directly related to the stimulation of plasma membrane ATPase activity. The ability of HA to promote root development indicate that HA from filter cake can be used as environmental plant growth stimulators.

O cultivo de café orgânico utiliza fontes não solúveis de fósforo e grande quantidade e variedade de material orgânico em seu manejo. Assim, o objetivo do trabalho foi avaliar as frações que compõem a matéria orgânica e distribuição do fósforo no solo de cafeeiros Coffea canephora da cultivar 'Conilon' cultivados sob diferentes sistemas de manejos de produção orgânica. O solo foi coletado na projeção da copa do cafeeiro, na camada de 0 a 20cm. Determinaram-se as características químicas e granulométricas do solo em procedimentos de rotina e as frações de fósforo e da material orgânica. Na maioria das lavouras, o fósforo orgânico constituiu a maior parte do fósforo lábil, e a fração humina constituiu a maior parte da matéria orgânica. Houve maior presença de fósforo inorgânico nos solos das lavouras com maiores concentrações de fósforo total e lábil. O conteúdo total de Pi + Po nos solos avaliados apresentou valores elevados, variando de 426,9 até 910,4mg dm-3 de solo. A fração humina constituiu a maior parte da matéria orgânica. As frações que compõem a distribuição do fósforo no solo apresentaram discrepâncias entre os sistemas de manejos de produção orgânica.

The organic management in coffee uses insoluble phosphorus sources and a large quantity and variety of organic material. Thus, the objective of this research was to evaluate organic matter composition and phosphorus distribution on soils from Coffea canephora cv. 'Conilon' crops, under different organic management production systems. Soil under the coffee tree canopy was collected from 0 to 20cm depth. Chemical and soil texture characteristics were determined by routine analysis as well as phosphorus and organic matter constitution. On the average crops organic phosphorus was the main part of the labile phosphorus and carbon humine. There was a higher content of inorganic phosphorus on soils from the crops with the highest concentrations of total and labile phosphorus. The total content of Pi + Po in the evaluated soils showed high and variation from 426.9 to 910.4mg dm-3 of soil. The humin fraction formed the bulk of organic matter. The fractions that make up the phosphorus distribution in the soil showed discrepanncies between the organic management production systems.

Frações da matéria orgânica humificada e a população de microrganismos do solo são utilizadas como indicadores da qualidade ambiental. Objetivou-se verificar mudanças nos atributos químicos, microbiológicos e nas frações humificadas da matéria orgânica em substrato de cava de extração de argila com cobertura de Brachiaria mutica, Acacia mangium e Eucalyptus. Nas áreas de Eucalyptus os teores de P aumentaram linearmente em função do tempo de plantio, porém somente no décimo segundo ano diferiu da B. mutica. Na área com A. mangium tais diferenças ocorreram no terceiro ano, com incremento de 43% na camada de 0-10 cm em relação à B. mutica. Ainda, na camada de 0-10 cm os teores de carbono total foram maiores 98%, 78%, 70% e 40% em relação ao Eucalyptus com três, cinco, doze anos, e B. mutica, respectivamente. Tais incrementos também ocorreram nas frações humificadas, principalmente nos ácidos fúlvicos (C AF). A população de microrganismos foi maior na cobertura com A. mangium, acentuadamente no verão; correlacionando-se com o carbono total (bactérias totais, r = 0,96**; fungos totais, r = 0,91*; e solubilizadores de fosfato, r = 0,98**) e com a fração C AF (bactérias totais, r = 0,96**; fungos totais, r = 0,90*; e solubilizadores de fosfato, r = 0,98**). O uso da A. mangium proporcionou melhoria nos atributos químicos e microbiológicos do substrato da cava de extração de argila.

Humidified fractions of organic matter and soil microorganism populations are used as environmental quality indicators. This work aimed to study the changes in chemical and microbiological soil attributes, as well as in the humidified fractions, of the organic matter in a substrate from a clay extraction area cropped with Brachiaria mutica, Acacia mangium and Eucalyptus. In the Eucalyptus area, the P contents increased linearly with planting time. However, only at the twelfth year, differences between Eucalyptus and B. mutica areas have occurred. In the A. mangium area, such differences in the P content occurred at the third year with increment of 43%, at the 0-10 cm layer, in relation to B. mutica. Also, at the 0-10 cm layer, the total carbon contents were 98%, 78%, 70% and 40% higher than those found in Eucalyptus with three, five, twelve years of age and in the B. mutica area, respectively. Such increments also occurred in the humidified fractions, especially in the fulvic acids (C FA). The population of microorganisms was higher in the A. mangium area, mainly in the summer, where it was observed a positively correlation with total carbon (total bacteria, r = 0.96**, total fungi, r = 0.91*, and phosphate solubilizer microorganisms, r = 0.98**) and with the C FA fraction (total bacteria r = 0.96**, total fungi, r = 0.90*, and phosphate solubilizer microorganisms, r = 0.98**). The use of A. mangium led to improvements in the chemical and microbiological soil attributes in the substrate

O objetivo deste trabalho foi avaliar o estoque e a qualidade da matéria orgânica (MOS) por meio de análises de ressonância magnética nuclear (RMN) de 13C no estado sólido de amostras intactas de solo e de ressonância paramagnética eletrônica (RPE) e fluorescência dos ácidos húmicos (AH) isolados de um Cambissolo cultivado com cana-de-açúcar por longo tempo. Numa situação, a cana-de-açúcar foi cultivada por 55 anos sem a queima por ocasião da colheita. A outra situação envolveu uma área cultivada com queima da palhada, na qual em uma parte foi realizada a adição de vinhaça (120 m³ ano-1) durante 35 anos e a outra não recebeu esse tratamento. O aumento no estoque de AH em 157 e 57 % nas camadas de 0-0,20 e 0,20-0,40 m, respectivamente, na área cultivada durante 55 anos com preservação do palhiço, correspondeu ao aumento observado no grau de aromaticidade e diminuição da acidez da MOS, obtido por RMN 13C. Nas áreas com manejos que envolviam a preservação da MOS foram obtidos AH com maior concentração de radicais livres do tipo semiquinona, determinada por RPE, e maior intensidade de emissão de fluorescência. Mudanças significativas no processo de humificação da MOS e, portanto, na sua qualidade foram decorrentes da preservação do palhiço por ocasião da colheita. Por sua vez, a adição de vinhaça durante 35 anos ao canavial no qual foi realizada a queima do palhiço não alterou significativamente a qualidade da MOS, sugerindo rápida evolução do material orgânico solúvel adicionado ao solo.

The aim of this study was to evaluate the stocks, and quality of the soil organic matter (SOM) through the use of solid state 13C nuclear magnetic resonance (13C NMR), electronic paramagnetic resonance (EPR) and fluorescence spectroscopy of a fine clay fluventic Eutrichrept after long-term sugarcane cultivation. In one area, sugarcane has been grown for 55 years no field burning before harvest. In another area managed under the traditional system the crop field has been burned before harvest for 35 years; vinasse has been applied on one part (at a rate of 120 m³ ha-1 yr-1), but not on another. The increases of 157 and 57 % in C stocks of humic acids in the area cultivated without field burning for 55 years were related with the increase in the aromaticity degree as well as lower acidity of the SOM, as shown by 13C NMR spectroscopy. The semiquinone-type free radical concentration, as observed by EPR, and intensity of fluorescence emission were higher in the humic acid extracted from soils under management system without field burning before harvest. Significant changes in the humification process were observed in the areas with crop trash preservation. However, in areas where sugar-cane fields were burnt at harvest, vinasse application for 35 years resulted in only minor changes in the organic matter quality and C stocks. These data indicate a rapid evolution of the soluble organic matter added to the soil through vinasse application.

Sistemas de manejo da lavoura de cana-de-açúcar que favoreçam a matéria orgânica do solo podem aumentar o conteúdo de nutrientes disponíveis e diminuir a necessidade de aplicação de fertilizantes industriais. Apesar da importância dos componentes orgânicos no fornecimento de P, pouco se conhece sobre a sua dinâmica em ambientes tropicais. O objetivo deste trabalho foi identificar, por meio da ressonância magnética nuclear (RMN 31P), as espécies de P nos ácidos húmicos de um Cambissolo Háplico Ta eutrófico vértico, localizado no Município de Campos dos Goytacazes, norte do Estado do Rio de Janeiro, e cultivado com cana-de-açúcar com preservação do palhiço e adição de vinhaça por longo tempo. Por meio da análise de RMN 31P foi possível observar acúmulo de P orgânico em formas mais facilmente mineralizadas nas áreas com preservação de matéria orgânica, tal como P em ligações diésteres. Nas áreas de cana queimada, houve maior participação de espécies orgânicas mais estáveis, como o ortofosfato em ligações monoésteres. Os resultados da espectroscopia de RMN 31P mostram que, nas áreas com maior aporte de resíduo orgânico (i.e., cana crua e cana queimada com adição de vinhaça), os ácidos húmicos constituem uma reserva importante de P orgânico prontamente disponível. Já, nas áreas de cana queimada, o acúmulo de P orgânico recalcitrante nos ácidos húmicos indica utilização do P-lábil das substâncias húmicas como fonte importante para nutrição das plantas.

Crop management systems that favor soil organic matter can improve the available nutrient content for plants and reduce the use of industrial fertilizer. Despite the importance of organic compounds as a P source, little is known about its dynamics in tropical environments. The objective of this study was to identify organic P species present in humic acids by NMR 31P analysis in a fine clay Fluventic Eutrochrepts in Campos dos Goytacazes, in the north of Rio de Janeiro State, Brazil, under long-term sugarcane cultivation with preservation of trash and stillage addition. NMR 31P showed an accumulation of organic P in more easily mineralizable forms such as P in diester linkages in the areas with organic matter preservation. In the areas where the crop trash was burned prior to harvesting, more stable organic P forms such as orthophosphates in monoester linkages were observed. These results obtained with NMR 31P would suggest that the humic acids constitute an important pool of labile organic P in the areas with higher organic matter content. In the areas with sugarcane burning, however, the recalcitrant organic P is accumulated in humic acids. This suggests that available P in humic substances is an important source of P for plant nutrition.

A caracterização dos diversos compartimentos de P, além de avaliar frações não monitoradas regularmente pelos métodos de diagnose da fertilidade do solo, pode favorecer o entendimento do ciclo desse nutriente. O objetivo deste trabalho foi avaliar as alterações nos compartimentos de P de um Cambissolo Háplico Ta eutrófico vértico, cultivado com cana-de-açúcar por longo tempo. Em uma das áreas de estudo, não foi realizada a despalha da cana utilizando fogo por ocasião da colheita durante 55 anos. Em outra área, realizou-se a queima do canavial, mas, durante 35 anos, foram aplicados, via irrigação por aspersão, 120 m³ ha-1 ano-1 de vinhaça. Em duas áreas adjacentes a ambos os locais, foram coletadas amostras para efeito de comparação. As amostras foram coletadas em duas camadas (0-0,20 e 0,20-0,40 m) e analisadas por meio de um procedimento de extração seqüencial de P. Foram determinados também os teores de P total, P disponível, P orgânico, P inorgânico e P nas substâncias húmicas. Os resultados deste trabalho indicam que o manejo da cana crua possibilitou maior conteúdo de P em todos os compartimentos analisados. A manutenção da palha e a adição de vinhaça alteraram a distribuição das frações de P no solo, com diminuição da participação das formas não-lábeis e conseqüente aumento das formas lábeis. Em todos os manejos observados, o teor de P no ácido húmico foi maior que no ácido fúlvico. O menor teor de P orgânico na cana crua evidenciou a participação desse componente na disponibilidade de P por meio de sua mineralização.

The characterization of several soil phosphorus (P) pools allowed the evaluation of P components not usually monitored in fertilizer soil tests and can help to understand this nutrient's cycle. The aim of this study was to evaluate the changes in P pools of a Fluventic Eutrochrepts fine clay which had been under long-time sugarcane plantation. In one situation the sugarcane had been cropped for 55 years with and without trash burning prior to harvesting. The other sugarcane plantation, cultivated for 35 years, with crop residues and leaves burning, had received annual stillage inputs through aspersion irrigation at rates of 120 m³ ha-1 yr-1. Soil samples were taken from the 0-0.20 and 0.20-0.40 m layers and a sequential P fractionation method was performed. Total P, available P, organic P, inorganic P and P in humic substances were also evaluated. The results of this study indicated that the management with trash preservation on the soil surface promoted higher P content in all evaluated pools. The preservation of crop residues and leaves and stillage addition modified the P pool distribution, promoting a decrease of non-labile pools and consequently an increase of labile pools. At all studied sites the P content was higher in the humic than in the fulvic acid fraction. The smallest relative participation of organic pools at the site without burning suggests the contribution of this pool to the available P through its mineralization.