Soil enzyme activities and microbial community modulation after addition of poultry litter amendment enriched with Bacillus spp.

ABSTRACT The global consumption of mineral fertilizers has increased in the last 60 years. However, these fertilizers can negatively affect the soil and the atmosphere. The application of soil amendments focusing on sustainable farming practices can reduce the effects of mineral fertilization. In this study, we investigated the effects of increasing the dose of a commercial amendment using poultry litter enriched with Bacillus (SMARTGRAN) in different types of soils in Brazil under microcosm conditions. These different types of soils were classified as Nitossolo, Argissolo arênico, Argissolo alumínico, Latossolo distroférrico, and Latossolo distrófico. The biological activity in the soil was quantified by measuring the enzymes arylsulfatase, beta-glucosidase, and acid phosphatase. Additionally, bacterial diversity was evaluated by amplicon sequencing of the 16S rRNA gene and conducting phylogenetic analyses of three types of soils, which were selected because of their occurrence and fertility profiles. The results showed an increase in those enzyme activities under all conditions. The results of the analysis of the bacterial community in Nitossolo, Argissolo arênico, and Latossolo distrófico soil types showed a direct relationship between the bacterial composition in the soil and the increase in the amendment dosage. The alpha diversity indices decreased considerably because some plant-growth-promoting bacteria, such as Bacillus, Massilia, Paenibacillus, and Rhizobium, increased in relative abundance. The results indicated that an organic amendment enriched with Bacillus had a beneficial effect on different types of soil in Brazil

Physical quality of an oxisol after long-term under notillage.

The objective of this study was to evaluate the physical quality of an Oxisol cultivated for 30 years under no-tillage (NT). For this purpose two experiments were conducted in an area of commercial fields located in Maringá, PR: in the first, soil samples with preserved and deformed structure were collected from de 0-0.10 m layer, for determination of bulk density (BD), the least limiting water range (LLWR) and the degree of compaction (DC). The samples with preserved structure were obtained at three sampling positions: on the lines (L); at the midpoint between two lines (E) and at an intermediate position (IP) between the L and E of corn plants. The water retention curve, the soil resistance curve and the BD were determined. The soil sample with deformed structure was used to obtain the compaction curve using the Proctor test. The maximum bulk density (Dmax) was obtained from the compaction curve and DC was determined by the ratio between the BD and Dmax. In the second experiment, the soil air permeability (Ka), the air-filled porosity (Єa) and pore continuity indices (K1 and N) were evaluated for the sampling positions related to the lines (L), to the midpoint between two lines (E) and to an intermediate position (IP) between the L and E. Forty samples were taken from each sampling position in a transect set perpendicularly to the planting lines of corn, in two depths (0-0.10 and 0.10-0.20 m). The Ka and the Єa were determined at the matric potentials of -2, -4, -6, -10, -30 e -50 kPa. The BD and the water content were determined too. The results showed that regardless of the critical limits of penetration resistance (PR) adopted, there was a reduction in the LLWR with increasing BD. The LLWR highest values were observed in the L sampling position and the use of the critical PR greater than 2.0 MPa resulted in a LLWR consistent with the physical quality of the soil for long time under NT. The Dmax was 1.52 kg dm-3 and the DC ranged from 64 to 87%, with the highest values obtained at positions E and IP. The different sampling positions were statistical differences in the Ka and pore continuity indices, with the higher values obtained in the L at the 0-0.10 m layer. However, these differences were not necessarily related to the observed differences in BD and Єa. The values of LLWR and DC obtained in this study indicate that the physical quality of this soil is not limiting for crop yields after 30 years under no tillage. The Ka has proved its ability to detect changes in the pore system and proved to be efficient in the evaluation of the soil physical quality of this study.O objetivo do presente estudo foi avaliar a qualidade física de um Latossolo Vermelho distroférrico cultivado por 30 anos sob sistema plantio direto (SPD). Para tal foram realizados dois experimentos em uma área de lavouras comerciais localizada no Município de Maringá, PR. No primeiro experimento, amostras de solo com estrutura preservada e deformada foram coletadas na camada de 0-0,10 m, para determinação da densidade do solo (Ds), do intervalo hídrico ótimo (IHO) e do grau de compactação do solo (GC). As amostras com estrutura preservada foram obtidas em três posições relativas às linhas (L), entrelinhas (E) e posição intermediária entre as linhas e entrelinhas (PI) da cultura do milho. Foram determinadas as curvas de retenção de água e resistência do solo à penetração bem como a Ds. O solo com estrutura deformada foi utilizado para obtenção da curva de compactação utilizando o teste de Proctor. A densidade do solo máxima (Dmax) foi obtida a partir da curva de compactação e o GC foi determinado pela razão entre a Ds e a Dmax. No segundo experimento, foram avaliados a permeabilidade do solo ao ar (Ka), a porosidade de aeração (Єa) e os índices de continuidade de poros (K1 e N) em posições de amostragem relativas à linha (L), entrelinha (E) e posição intermediária à linha e entrelinha (PI). Em cada posição de amostragem, foram retiradas quarenta amostras de solo com estrutura preservada num transecto estabelecido perpendicularmente às linhas de plantio da cultura do milho e em duas profundidades (0-0,10 e 0,10-0,20 m). A Ka e Єa foram determinadas nos potenciais mátricos de -2, -4, -6, -10, -30 e -50 kPa. A Ds e o teor de água (base volumétrica) também foram determinados. Os resultados mostraram que, independentemente dos limites críticos de resistência à penetração (RP) adotados, verificou-se uma redução do IHO com o aumento da Ds. Os maiores valores do IHO foram verificados na posição de amostragem L e a utilização de RP crítica maior que 2,0 MPa resultou em IHO condizente com a qualidade física deste solo sob SPD de longo tempo. A Dmax foi 1,52 kg dm-3 e o GC variou de 64 a 87%, sendo os maiores valores obtidos nas posições E e PI. As diferentes posições de amostragem apresentaram diferenças estatísticas na Ka e nos índices de continuidade de poros, com destaque para os maiores valores observados na L na camada de 0-0,10 m. Contudo, tais diferenças não estiveram necessariamente relacionadas com as diferenças observadas na Ds e na Єa. Os valores de IHO e GC obtidos neste estudo indicam que a qualidade física deste solo não é limitante à produção das culturas após 30 anos de utilização do SPD. A Ka comprovou sua habilidade na detecção das alterações no sistema poroso e demonstrou ser eficiente na avaliação da qualidade física do solo do presente estudo.viii, 72

Influência da altura de pastejo de azevém e aveia em atributos físicos de um Latossolo Vermelho distroférrico, após sete anos sob integração lavoura-pecuária

A pressão exercida pelos cascos dos animais pode ocasionar a compactação superficial do solo em sistema integração lavoura-pecuária (SILP), com reflexos na qualidade física dele. A hipótese do trabalho foi de que o pisoteio dos animais em decorrência do pastejo das culturas de aveia e azevém num Latossolo Vermelho distroférrico com SILP sob plantio direto degrada a qualidade física do solo. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de diferentes alturas de pastejo na densidade do solo (Ds), na porosidade total (PT), na macro e microporosidade, na porosidade no domínio dos macroporos (POMAC) e da matriz do solo (POMAT), na capacidade de aeração do solo (CATSOLO) e da matriz do solo (CAMAT), na capacidade de armazenamento de água e ar e no intervalo hídrico ótimo (IHO) de um Latossolo Vermelho distroférrico, após sete anos sob SILP. A área estudada, localizada no município de Campo Mourão, PR, foi manejada em SILP com semeadura direta de soja/milho no verão e consórcio de aveia+azevém no inverno, utilizado como forragem para o pastejo pelos animais. Os tratamentos consistiram em quatro alturas de pastejo (7, 14, 21 e 28 cm) e um tratamento-controle (testemunha). Em cada tratamento, foram coletadas 36 amostras com estrutura indeformada, nas profundidades de 0,0-7,5 e 7,5-15,0 cm, para determinação dos atributos físicos do solo. A hipótese do trabalho foi confirmada, pois a aeração foi reduzida com intensificação do pastejo. Após sete anos de SILP, a altura de pastejo de 7 cm resultou em redução da qualidade física do solo, indicada pela Ds, PT, POMAT e quantidade de amostras com Ds > densidade do solo crítica (Dsc) na profundidade de 0,0-7,5 cm; e pela macroporosidade, CAMAT, CATSOLO e capacidade de armazenamento de ar, na profundidade de 7,5-15,0 cm. Com o aumento da Ds, ocorreram valores restritivos de aeração e resistência à penetração no IHO em todos os tratamentos e nas duas camadas, com efeito mais pronunciado na camada de 0,0-7,5 cm

Sampling Position under No-Tillage System Affects the Results of Soil Physical Properties

ABSTRACT Understanding the spatial behavior of soil physical properties under no-tillage system (NT) is required for the adoption and maintenance of a sustainable soil management system. The aims of this study were to quantify soil bulk density (BD), porosity in the soil macropore domain (PORp) and in the soil matrix domain (PORm), air capacity in the soil matrix (ACm), field capacity (FC), and soil water storage capacity (FC/TP) in the row (R), interrow (IR), and intermediate position between R and IR (designated IP) in the 0.0-0.10 and 0.10-0.20 m soil layers under NT; and to verify if these soil properties have systematic variation in sampling positions related to rows and interrows of corn. Soil sampling was carried out in transect perpendicular to the corn rows in which 40 sampling points were selected at each position (R, IR, IP) and in each soil layer, obtaining undisturbed samples to determine the aforementioned soil physical properties. The influence of sampling position on systematic variation of soil physical properties was evaluated by spectral analysis. In the 0.0-0.1 m layer, tilling the crop rows at the time of planting led to differences in BD, PORp, ACm, FC and FC/TP only in the R position. In the R position, the FC/TP ratio was considered close to ideal (0.66), indicating good water and air availability at this sampling position. The R position also showed BD values lower than the critical bulk density that restricts root growth, suggesting good soil physical conditions for seed germination and plant establishment. Spectral analysis indicated that there was systematic variation in soil physical properties evaluated in the 0.0-0.1 m layer, except for PORm. These results indicated that the soil physical properties evaluated in the 0.0-0.1 m layer were associated with soil position in the rows and interrows of corn. Thus, proper assessment of soil physical properties under NT must take into consideration the sampling positions and previous location of crop rows and interrows

Método alternativo para quantificação do intervalo hídrico ótimo em laboratório

O intervalo hídrico ótimo (IHO) é definido pela amplitude do teor de água (θ) no solo em que são mínimas as limitações ao crescimento vegetal, associadas à disponibilidade de água, aeração e resistência do solo à penetração (RP). Em geral, a determinação do IHO exige equipamentos de elevado custo, sendo laboriosa a obtenção dos dados de retenção de água e RP. O uso de membranas de pressão e placas porosas de Richards exige longo tempo para definir a curva de retenção de água no solo (CRA) em função do tempo de equilíbrio hidráulico, o qual depende das dimensões da amostra, do tipo de solo e da pressão aplicada. Atualmente, há disponibilidade de equipamentos para determinar o potencial de água do solo (ψ) com rapidez e menor custo como tensiômetros e equipamentos psicrométricos. O objetivo deste trabalho foi quantificar o IHO a partir do secamento de amostras indeformadas de solo em estufa elétrica com ventilação de ar e temperatura de 40 ºC (tempos de secamento de 20, 40, 60, 80, 100, 120, 180, 240, 300, 360 e 420 min), com subsequentes medições de ψ, utilizando tensiômetro ou psicrômetro, e medidas de RP, usando um penetrômetro eletrônico com aquisição automatizada de dados. A CRA e a curva de resistência do solo à penetração (CRS) foram adequadamente descritas utilizando o método proposto, que permitiu obter dados de θ e de RP em 10 dias e possibilitou ajuste acurado dos dados para descrever o IHO e alcançar a densidade crítica do solo (Dsc)

Quantification of the least limiting water range in an oxisol using two methodological strategies

The least limiting water range (LLWR) has been used as an indicator of soil physical quality as it represents, in a single parameter, the soil physical properties directly linked to plant growth, with the exception of temperature. The usual procedure for obtaining the LLWR involves determination of the water retention curve (WRC) and the soil resistance to penetration curve (SRC) in soil samples with undisturbed structure in the laboratory. Determination of the WRC and SRC using field measurements (in situ ) is preferable, but requires appropriate instrumentation. The objective of this study was to determine the LLWR from the data collected for determination of WRC and SRC in situ using portable electronic instruments, and to compare those determinations with the ones made in the laboratory. Samples were taken from the 0.0-0.1 m layer of a Latossolo Vermelho distrófico (Oxisol). Two methods were used for quantification of the LLWR: the traditional, with measurements made in soil samples with undisturbed structure; and in situ , with measurements of water content (θ), soil water potential (Ψ), and soil resistance to penetration (SR) through the use of sensors. The in situ measurements of θ, Ψ and SR were taken over a period of four days of soil drying. At the same time, samples with undisturbed structure were collected for determination of bulk density (BD). Due to the limitations of measurement of Ψ by tensiometer, additional determinations of θ were made with a psychrometer (in the laboratory) at the Ψ of -1500 kPa. The results show that it is possible to determine the LLWR by the θ, Ψ and SR measurements using the suggested approach and instrumentation. The quality of fit of the SRC was similar in both strategies. In contrast, the θ and Ψ in situ measurements, associated with those measured with a psychrometer, produced a better WRC description. The estimates of the LLWR were similar in both methodological strategies. The quantification of LLWR in situ can be achieved in 10 % of the time required for the traditional method