ABSTRACT Silvopastoral systems based on tree legumes intercropped with forage grasses can harbor a high diversity of rhizobia, and these bacteria are good indicators of soil quality in several management systems. The objective of this work was to evaluate the morphophysiological, genetic and symbiotic diversity of cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp] rhizobia from soils under silvopastoral systems based on shrub-tree legumes. The experiment was performed in a randomized block design with three treatments and three replications, consisting of signalgrass (Urochloa decumbens Stapf.) intercropped with sabia (Mimosa caesalpiniaefolia); signalgrass intercropped with gliricidia (Gliricidia sepium) and single signalgrass. The samples were collected in the legume row (0 meter) and 4 and 8 meters away. Later, cowpea was used as a trap plant to capture the rhizobia. All strains were phenotypically characterized, authenticated, and genetically identified. Phenotypical characterization of the 431 isolates showed high diversity forming 69 groups at 100% similarity, of which 60 were able to nodulate cowpea during the authentication, and 36 presented relative efficiency superior or equal to the recommended bacteria for the crop. Most of the sequenced strains belonged to Bradyrhizobium (67%) and Methylobacterium (9%). Leifsonia (9%), Cohnella (6%), Rhizobium (3%), Burkholderia (3%), and Paenibacillus (3%) were also represented. Soils under silvopastoral systems harbor efficient rhizobia populations in cowpea with a high genetic diversity, which can be recommended for agronomic efficiency assays.

ABSTRACT Some forage species, such as pangolão grass (Digitaria eriantha Steud. cv. Survenola), are resilient in tropical semi arid regions. A possible reason for this is the presence of endophytic and rhizospheric microorganisms. Thus, this study evaluated the diversity of associative bacteria in pangolão grass. Bacteria associated with the roots, culm, leaves, and rhizospheric soil were isolated and characterized in three municipalities of Pernambuco, Brazil. An initial phenotypic characterization was followed by a genotypic assessment by based repetitive extragenic palindromic-polymerase chain reaction (BOX-PCR) and partial sequencing of the 16S rRNA gene. We obtained 325 phenotypically-characterized isolates grouped into 243 strains with 100% similarity by BOX-PCR. The most diverse sampling environment was Araripina, and all factors affected bacterial diversity. There were 135 groups with 90% similarity, that were represented by a single strain each for sequencing. Among the sequenced strains, 118 showed 96.84–99.9% similarity with previously described strains, whereas 17 could not be identified. The following 18 genera were identified from three phyla, five classes, seven orders, and 13 families: Achromobacter, Agrobacterium, Bacillus, Burkholderia, Curtobacterium, Enterobacter, Herbaspirillum, Kosakonia, Ochrobactrum, Paenibacillus, Pantoea, Priestia, Pseudomonas, Rhizobium, Serratia, Shinella, Stenotrophomonas, and Variovorax. The diversity of endophytic and rhizospheric bacteria may contribute to the resilience of pangolão, as various strains of these genera have been described as plant growth promoters. This is the first evaluation of pangolão bacterial diversity under tropical semi arid conditions. Since several of the genera include strains known to promote plant growth, we propose further research to evaluate this on crops.

RESUMO O feijão-caupi (Vigna unguiculata L. Walp) é econômica e socialmente importante nas regiões Norte e Nordeste do Brasil e estabelece simbiose com bactérias fixadoras de nitrogênio. Foi avaliada a compatibilidade simbiótica e eficiência de isolados rizobianos de solos do semiárido de Pernambuco e determinada sua estabilidade simbiótica com as cultivares IPA-206, BR 17-Gurguéia e BRS Novaera, selecionadas para diferentes ambientes. O experimento foi em casa-de-vegetação, avaliando um fatorial 3 × 28 (cultivares selecionadas para diferentes ambientes × inoculação com a estirpe atualmente recomendada, ausência de inoculação com e sem adição de nitrogênio mineral ou inoculação com 25 estirpes de solos do semiárido), em blocos casualizados com quatro repetições. Foram avaliados: número de nódulos, matérias secas da parte aérea, raiz e nódulos, matéria seca de nódulos por número de nódulos, nitrogênio acumulado na parte aérea pela matéria seca de nódulos, teor e acúmulo de nitrogênio na parte aérea, eficiência relativa com base no acúmulo de nitrogênio e eficiência relativa à estirpe recomendada baseada na matéria seca da parte aérea. No geral, as cultivares responderam diferentemente às diferentes linhagens e potencial de fixação biológica de nitrogênio da cultivar. As linhagens G7.85 e BR 3262 apresentaram potencial para fixação biológica de nitrogênio. A confirmação da BR 3262 foi adequada para inoculação do feijão caupi em diferentes cultivares.

ABSTRACT Cowpeas (Vigna unguiculata L. Walp) are an economically and socially important legume in northern and north-eastern Brazil and can establish effective symbiosis with nitrogen-fixing bacteria. We evaluated the symbiotic compatibility and efficiency of rhizobial strains from Pernambuco semi-arid soils and determined their symbiotic stability on the IPA-206, BR 17-Gurguéia, and BRS Novaera cultivars, selected for different environments. The experiment was conducted in a greenhouse to evaluate a 3 × 28 factorial arrangement (cultivars selected for different environments × inoculation with the currently recommended strain, uninoculated plants with or without mineral nitrogen, and 25 rhizobial strains from semi-arid soils) in a randomized block design with four replicates. We determined nodule number, shoot and root dry matter, nodule dry matter by nodule number, nitrogen accumulated in the shoot by nodule dry matter, nitrogen content and accumulation in the shoot, relative efficiency of the recommended strain based on nitrogen accumulation, and shoot dry matter. Overall, the cultivars responded differently to different strains and cultivar biological nitrogen fixation potential. Strains G7.85 and BR 3262 showed potential for biological nitrogen fixation. BR 3262 was confirmed to be adequate for inoculation of different cowpea cultivars.

ABSTRACT Legume green manure is a popular practice for sustainable agriculture in tropical environments. The use of grain, forage and purely green manure legumes in a subhumid tropical area in Northeast Brazil was investigated to determine the total C and N contents and estimate C-microbial biomass, soil basal respiration, microbial and metabolic quotients, before and after green manures and after the following corn. It was hypothesized that, although all legumes would increase microbial biomass and activity, there would be different effects in function of the main economic usage of the legume. The experimental design evaluated the soil before and after harvest of seven legumes: (i) purely green manures – sunn hemp (Crotalaria juncea L.) and velvet bean (Stizolobium aterrimum Piper & Tracy); (ii) forage – Campo Grande stylo (a physical mixture of 80% of Stylosanthes captata Vog. and 20% of Stylosanthes macrocephala) and calopo (Calopogonium mucunoides Dev.) and (iii) grain – common bean (Phaseolus vulgaris L.), cowpea (Vigna unguiculata L.) and peanut (Arachis hypogaea L.), followed by corn crop. After corn harvest, soils had the same total C and N contents before legume seeding, but C-microbial biomass was significantly higher in soils with grain and purely green manures, which produced higher shoot and root dry mass. Soil basal respiration decreased after corn harvest for all legumes comparing to control treatments, but metabolic stress increased in soils with forage species. Despite this, microbial quotient indicated an efficiency of the microorganisms in degrading the residual organic matter of all green manures used in corn.

RESUMO O consórcio de leguminosas arbóreas com gramíneas forrageiras em sistema silvipastoril pode evitar a degradação das pastagens e recuperá-las. Neste sistema, o fornecimento de nitrogênio (N) ocorre através da simbiose entre leguminosas e bactérias. No entanto, a qualidade das pastagens permite a ação de bactérias diazotróficas de vida livre, que possuem o gene nifH que codifica a enzima nitrogenase. Além disso, na etapa da nitrificação, as bactérias amônio oxidantes (AOB) são avaliadas por regiões específicas do 16S rRNA de AOB. Assim, investigamos a influência da introdução das leguminosas arbóreas no sistema silvipastoril na estrutura da comunidade, na diversidade e na abundância de bactérias totais, bactérias diazotróficas e bactérias amônio oxidantes por DGGE (Eletroforese em Gel com Gradiente Desnaturante) e qPCR (PCR quantitativa em tempo real). O experimento teve nove parcelas de um hectare com Sabiá (Mimosa caesalpinifolia), Gliricídia (Gliricidia sepium) e Braquiária solteira (Brachiaria decumbens), em delineamento em blocos ao acaso com três tratamentos: I-Braquiária em consórcio com Sabiá; II-Braquiária em consórcio com Gliricídia e III - Braquiária solteira, com três repetições. A estrutura das comunidades de bactérias totais e bactérias amônio oxidantes foi influenciada pela introdução das leguminosas arbóreas, possivelmente por meio da modificação dos atributos químicos do solo. Bactérias totais, bactérias amônio oxidantes e bactérias diazotróficas foram mais abundantes nos solos sob leguminosas, que proporcionaram melhores condições para o crescimento microbiano quando comparado à braquiária solteira. O manejo silvipastoril com leguminosas arbóreas melhora a qualidade biológica do solo, favorecendo a comunidade bacteriana ligada ao ciclo do N.

ABSTRACT Intercropping tree legumes with forage grasses in a silvopastoral system can avoid pasture degradation benefiting the soil. In such a system, nitrogen (N) is supplied by symbiosis between legumes and bacteria. However, the pasture quality determines the action of free-living nitrogen-fixing bacteria, which possess nifH genes, which encode nitrogenase enzyme. Ammonium-oxidizing bacteria (AOB), involved in the nitrification step, can be evaluated by specific regions of the 16S rRNA corresponding to AOB. Thus, we investigated the influence of the introduction of tree legumes into a silvopastoral system on the community structure and abundance of total bacteria, diazotrophic bacteria and ammonium-oxidizing bacteria by DGGE (denaturing gradient gel electrophoresis) and real-time qPCR (quantitative PCR). The experiment involved nine plots of one hectare each, planted with sabia (Mimosa caesalpinifolia), a Gliricidia species (Gliricidia sepium), and a Brachiaria species (Brachiaria decumbens) in a randomized block design, forming three treatments: I-Brachiaria intercropped with sabia; II-Brachiaria intercropped with Gliricidia and III-Brachiaria only, with three replicates. The structures of the total bacterial and ammonium-oxidizing bacterial communities were influenced by tree legume introduction, possibly through modification of the soil chemical attributes. The copy numbers of total bacteria, ammonium-oxidizing bacteria and diazotrophic bacteria were higher in soils planted with legumes, which provided better conditions for microbial growth compared to planting with the Brachiaria species alone. Silvopastoral management with tree legumes improves the biological quality of soil, favouring the bacterial community linked to N-cycling.

Neste trabalho foi avaliado o possível uso de métodos de preservação líquida para conservação de rizóbio ao longo do tempo, sob condições de temperatura ambiente. Solução salina (água destilada esterilizada + NaCl), glicerol e carboximetilcelulose (CMC) foram avaliados visando à preservação de culturas de Rhizobium tropici e Bradyrhizobium japonicum por 180 dias e em relação a sua capacidade para promover a nodulação do feijão comum (Phaseolus vulgaris [L.]) e da soja (Glycine max [L.]). A população total foi determinada após 0; 1; 7; 15; 21; 30; 60; 90; 120; 150 e 180 dias de conservação e, as bactérias conservadas foram avaliadas quanto as suas características simbióticas após 15, 60 e 120 dias de conservação. Embora tenham ocorrido interações significativas entre os métodos de conservação x espécies, a solução salina e o CMC podem ser usados por períodos curtos de armazenamento, permitindo a produção de inoculante para experimentos de campo e teste de pureza e concentração antes do seu estabelecimento em campo. As técnicas utilizadas têm custo baixo e uso mais prático do que as tradicionais formulações em base turfosa, e se determinada a viabilidade por meio de novas pesquisas, poderia ser uma adição de baixo custo para a padronização de técnicas microbiológicas, particularmente como meio de trabalho para preservação de culturas.

This paper evaluates the possible use of liquid preservation methods for rhizobia long term conservation under ambient temperature conditions. Saline solution (sterile distilled water + NaCl), glycerol and carboxymethycellulose (CMC) were evaluated for preservation of Rhizobium tropici and Bradyrhizobium japonicum cultures up to 180 days and regarding their capacity to promote common bean (Phaseolus vulgaris [L.]) and soybean (Glycine max [L.]) nodulation. The total population was determined after 0; 1; 7; 15; 21; 30; 60; 90; 120; 150 and 180 days of conservation and conserved bacteria were evaluated for symbiotic characteristics after 15, 60 and 120 days of conservation. Although there were significant species x conservation method interactions, both saline solution and CMC may be used for short storage terms, allowing the production of inoculant for field experiments, and its test for purity and concentration before field establishment. The utilized techniques have low cost and easier usage as inoculants, compared to the traditional turf-based products, and if determined feasible by further research it could be a low cost addition to the standard microbiological techniques, particularly as working culture preservation media.

As pastagens formam a base da pecuária brasileira; essas sofrem degradação em larga escala por deficiência de nitrogênio (N). O consórcio com leguminosas, além de fixar N, pode apresentar outros efeitos na fertilidade do solo como acidificação ou retirada de nutrientes de camadas mais profundas para as mais superficiais. Este trabalho objetivou avaliar o estoque de serapilheira e a fertilidade do solo em pastagens degradadas de braquiária (Brachiaria decumbens), após implantar leguminosas arbustivas e arbóreas forrageiras. Para isso, uma amostragem foi realizada em março de 2010 em um experimento no campo, introduzindo pastagem degradada de Brachiaria decumbens, em julho de 2008, com sabiá (Mimosa caesalpiniifolia), leucena (Leucaena leucocephala), mororó (Bauhinia cheilantha) e gliricídia (Gliricidia sepium), além de braquiária adubada e não adubada com N. As amostras de solo e serapilheira foram coletadas aos 0-10, 10-20 e 20-40 cm de profundidade, em três transectos, alternando pontos cobertos por gramíneas e leguminosas, totalizando sete amostras compostas por parcela para determinar pH, P, K, Ca, Mg e Al no solo, enquanto SB, t e m foram calculados. A serapilheira foi separada visualmente em leguminosas, gramíneas e materiais não identificados, em que foram utilizados para quantificação de matéria seca, matéria orgânica, N, P, C, fibra detergente ácido e lignina. A introdução das leguminosas aumentou os teores de N total na serapilheira e reduziu as relações C:N, com destaque para gliricídia e sabiá; entretanto, essa última apresentou elevados teores de lignina. Houve efeito significativo da cobertura por leguminosas, sem diferenças entre essas, para pH e K, na profundidade de 0-10 cm, e para Al e m, aos 10-20 cm de profundidade.

Pastures are the fodder supply of Brazilian livestock, and are exhaustively degraded by nitrogen (N) deficiency. Intercropping with legumes, aside from nitrogen fixation, may have secondary effects on soil fertility, such as acidification or nutrient movement from deeper to the surface soil layers. This study evaluated the soil litter stock and fertility of degraded Brachiaria decumbens pastures after planting leguminous shrubs and forage trees. For this purpose, we sampled (March 2010) degraded Brachiaria decumbens pasture planted in July 2008 in an intercropping experiment with sabiá (Mimosa caesalpiniaefolia), leucaena (Leucaena leucocephala), mororó (Bauhinia cheilantha) and gliricidia (Gliricidia sepium), as well as N-fertilized and unfertilized brachiaria. Soil and litter was sampled (layers 0-10, 10-20 and 20-40 cm) in three transects, at alternating points covered by grasses and by legumes, totaling seven composite samples per plot to determine soil pH, P, K , Ca, Mg, and Al and calculate sum of bases, effective cation exchange capacity and aluminum saturation. Litter was visually separated in legumes, grasses and unidentified material to quantify dry matter, organic matter, N, P, C, acid-detergent fiber, and lignin. The use of legumes increased the levels of total N in litter and reduced the C: N ratios, especially of gliricidia and sabiá, although the lignin levels in the latter were high. There was a significant effect of legume soil cover, with no differences between them, on pH and K (layer 0-10 cm) and on pH, K and Al (layer 10-20 cm).

A exploração e o conhecimento dos mecanismos de interação bactéria-planta podem ser utilizados para a produção sustentável de diversas culturas, como a cana-de-açúcar. O objetivo deste trabalho foi isolar e prospectar bactérias associadas à cultura da cana-de-açúcar com capacidade de fixar nitrogênio e solubilizar fosfato inorgânico em áreas com e sem aplicação de cupinicida. Bactérias endofíticas, de folha e raiz, e do rizoplano foram isoladas de três variedades comerciais (RB 92579, RB 867515 e RB 863129) de cana-de-açúcar, cultivadas no Nordeste brasileiro, em áreas com e sem aplicação de cupinicida, aos quatro meses após o plantio. Foram obtidos 272 isolados, selecionados quanto à sua capacidade de solubilizar fosfato inorgânico e fixar nitrogênio. O uso do cupinicida não provocou alterações nas comunidades microbianas endofíticas de folha e raiz e epifíticas do rizoplano. As variedades estudadas apresentam uma comunidade bacteriana associada com potencial aplicação para a promoção de crescimento vegetal, pois possuem a capacidade de fixar N2 e solubilizar fosfato inorgânico.

The exploration and knowledge of bacteria-plant interaction mechanisms may be used for a more sustainable production of several crops, e.g., of sugarcane. The objective of this paper was to isolate bacteria associated with sugarcane with the ability to fix nitrogen and solubilize inorganic phosphate in areas with and without the application of termiticide. Endophytic bacteria were isolated from leaves and roots and from the rhizoplane, four months after planting of three commercial sugarcane varieties (RB 92579, RB 867515 and RB 863129), in the Northeast of Brazil. Altogether, 272 isolates were obtained and selected for their capacity to solubilize inorganic phosphate and fix nitrogen. Termiticide application induced no changes in the endophytic microbial communities of leaf and root and the epiphytic bacteria of the rhizoplane. A bacterial community associated with the studied sugarcane varieties was identified, which could be applied for plant growth promotion, since it can fix N2 and solubilize inorganic phosphate.

O objetivo deste trabalho foi verificar a eficiência e uniformidade das respostas de diferentes testes de comparações múltiplas entre médias, bem como a taxa de ocorrência do erro tipo I. Quatro diferentes testes de comparações múltiplas de médias foram aplicados a 200 experimentos e a 10 variáveis, criadas com valores aleatórios, para avaliação do número de níveis; concordância com o teste F; taxa de ocorrências do erro tipo I por variável e por experimento. Os testes diferiram em seus resultados para todas as variáveis analisadas. As maiores divergências de resultados foram encontradas quando se utilizou o teste LSD. Quanto ao nível de significância adotado, maior concordância foi encontrada por meio do teste de Tukey.

The objective was to verify the efficiency and uniformity of responses from different tests to compare means and the rate of occurrence of Type I error. Four different tests for multiple comparison of means were applied to 200 experiments and 10 variables created with random values, to assess the number of levels; agreement with the F test and rate of occurrence of type I error per variable and per experiment. The tests differed in their results for all variables. The greatest divergences in results were found when using the LSD test. For the level of significance, the greatest agreement was found by the Tukey test.

Um experimento de campo foi realizado no município de Crato - Ceará para estudar como a planta de cobertura afeta a nodulação e produtividade de caupi (Vigna unguiculata (L.) Walp), submetido a diferentes inoculações. Empregou-se o delineamento em blocos casualizados, no esquema em parcelas subsubdivididas, com quatro repetições. Os tratamentos consistiram de plantas de cobertura, formando a parcela principal; inoculação, como subparcela; e amostragens quinzenais, como subsubparcela. As plantas de cobertura foram: milheto - Pennisetum americanum; mucuna-preta - Stizolobium aterrimum ou vegetação espontânea, enquanto as fontes de N foram: sem inoculação; sem inoculação + 50 kg ha-1 de N na forma de uréia; inoculação com estirpes rizobianas (Bradyrhizobium sp.) recomendadas pela RELARE -BR 3301 + BR 3302; ou pela UFRPE - NFB 6156 + NFB 700. Foi utilizada a cultivar Patativa de caupi, recomendada para a região. A partir de sete dias após a emergência e até a maturidade final da cultura, foram realizadas amostras quinzenais, colhendo-se duas plantas, por subparcela para determinação do número de nódulos, matéria seca de nódulos e matéria seca da parte aérea. A partir dos 60 dias após emergência, foram realizadas colheitas semanais da área útil da subparcela, para determinação da produtividade de grãos. A mucuna aumentou a nodulação do caupi não-inoculado. A inoculação do caupi com estirpes recomendadas, ou o aumento da população nativa, permitiu produção de biomassa e grãos semelhante da adubação com 50 kg ha-1 de N.

A field experiment was conducted at Crato - Ceará to study how green manuring affects nodulation and yield of cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walp) which received different inoculation treatments. The experiment was conducted under a randomized block design, split-split-plot arrangement with four replicates. Treatments were green manures for the main plot, nitrogen sources for the split-plot and bi-weekly plant samplings for the split-split-plot. The green manures under study were pearl millet - Pennisetum americanum; velvet beans - Stizolobium aterrimum; or spontaneous vegetation, while nitrogen sources were Native rhizobial population; nitrogen fertilizer 50 kg ha-1 of N as urea; inoculation with RELARE recommended rhizobial strains - BR 3301 + BR 3302; or UFRPE recommended rhizobial strains - NFB 6156 + NFB 700. Cowpea cultivar Patativa was used, which is recommended by regional extension services. From seven days after germination up to final physiological maturity bi-weekly two-plant samples were collected for nodule number and dry mass determination and aerial part dry mass determination. From 60 days after germination weekly harvests of each split-plot were conducted for grain yield determination. Velvet bean increased uninoculated cowpea nodulation. Cowpea inoculation with recommended strains or native population increase allowed biomass and grain production similar to fertilization with 50 kg ha-1 of N.