Microbial biomass carbon in Oxisol determined by wet oxidation and combustion at high temperature

O objetivo deste trabalho foi avaliar as relações entre os métodos de oxidação úmida e combustão a alta temperatura, utilizados em determinações do carbono da biomassa microbiana, e verificar a necessidade do uso de fatores de correção entre os dois métodos. Foram utilizadas 96 amostras de solo, coletadas à profundidade de 0-10 cm em Latossolos Vermelhos argilosos de Cerrado, sob cultivos anuais, pastagens, eucalipto e vegetação nativa. O carbono da biomassa microbiana foi determinado a partir de extratos de K2SO4, pelo método de fumigação-extração, por meio de oxidação úmida com dicromato de potássio com aquecimento externo, e por combustão a alta temperatura em analisador de C orgânico total. Observou-se relação linear positiva e significativa entre os teores de C orgânico determinados pelos dois métodos. O método de combustão a alta temperatura detecta, em média, 6,3% mais C orgânico do que o método por oxidação úmida.The objective of this work was to evaluate the relationships between the methods of wet oxidation and the combustion at high temperature, used in determinations of microbial biomass carbon, and to verify the necessity of using correction factors between the two methods. Ninety-six soil samples, collected at 0-10-cm soil depth in clayey Oxisol of the Cerrado region, under annual crops, pastures, eucalyptus, and native vegetation were used. The microbial biomass carbon was determined from K2SO4 extracts, using the fumigation-extraction method, by wet oxidation with potassium dichromate and external heating, and by combustion at high temperature in a total organic C analyser. A significant, positive, linear relationship between the contents of organic C, determined by the two methods, was observed. The combustion at high temperature method detects, on average, 6.3% more organic C than the wet oxidation method

Quality of soil cultivated with strawberry under conventional and organic tillage

A manutenção das funções do solo nos agroecossistemas encontra-se entre os principais desafios da comunidade científica, na atualidade. Assim, este estudo objetivou avaliar indicadores físicos, químicos e biológicos de qualidade do solo, em três unidades de produção comercial de morango, em Brazlândia (DF), sendo duas sob sistema de produção convencional (Conv1 e Conv2) e uma sob sistema orgânico (Org). O Conv1 é caracterizado pelo cultivo de morango em área que esteve ocupada por 12 anos com pastagem (Brachiaria spp.), sem controle de lotação e sem adubação; o Conv2 pelo cultivo do morango em sucessão/rotação com outras espécies olerícolas; e o Org ocorreu após a adubação verde com o consórcio de milho e mamona. Os atributos indicadores de qualidade do solo avaliados foram: densidade de solo, estabilidade de agregados, matéria orgânica, capacidade de troca catiônica (CTC), condutividade elétrica, β-glicosidase e fosfatase ácida. Os valores observados para os indicadores físicos foram, de maneira geral, considerados sustentáveis, para latossolos do Cerrado. Os teores de matéria orgânica mostraram-se similares em todos os sistemas e a CTC foi superior ou próxima ao limite crítico considerado sustentável. Em função da elevada aplicação de fertilizantes, a maior condutividade elétrica foi registrada para o Conv2, mas não houve efeito deletério sobre a produtividade. As atividades das enzimas β-glicosidase e fosfatase ácida indicaram boa qualidade biológica do solo, em todas as unidades produtivas de morango avaliadas.The maintenance of soil functions in agroecosystems is among the main challenges for the scientific community, nowadays. Thus, this study aimed at evaluating the physical, chemical and biological soil quality indicators of three commercial strawberry production units, in Brazlândia, Distrito Federal, Brazil, being two of them managed under conventional tillage (Conv1 and Conv2) and the third under organic tillage (Org). The Conv1 consisted of strawberry cultivation in an area previously covered with pasture (Brachiaria spp.) for 12 years, without fertilization or stocking rate control; the Conv2 was characterized by strawberry cultivation in a succession/rotation cropping system with other horticultural species; and the Org was implemented after the green fertilization with maize intercropped with castor bean. The following soil quality indicators were evaluated: soil density, aggregate stability, organic matter, cation exchange capacity (CEC), electric conductivity, β-glucosidase and acid-phosphatase. The values observed for physical indicators were generally considered sustainable for the Brazilian Savannah Oxisols. The organic matter contents were similar in all systems and the CEC was higher or close to the critical limit considered sustainable. Due to the high fertilizer input, the highest electric conductivity was observed for the Conv2, but there was no negative impact on yield. The β-glucosidase and acid-phosphatase enzymes activity indicated a good soil biological quality in all the strawberry production units evaluated

Atividade enzimática e perfil da comunidade bacteriana em solo submetido à solarização e biofumigação

The objective of this work was to evaluate the effects of solarization and biofumigation on the soil microbial communities, by means of beta-glucosidase activity and 16S rDNA PCR-DGGE analyses. Solarization with a plastic covering of the soil took place over two, four and six months, and the soils were biofumigated by the addition of 2 and 5% (v/v) of chicken litter to the soil. Right after the plastic cover removal and after 30 days, beta-glucosidase was lower than in the nonsolarizated control. After 60 days, there were no longer significant differences in beta-glucosidase activity between treatments. The addition of 5% chicken litter stimulated beta-glucosidase activity. Bacterial community profile was influenced by solarization time, regardless of time of plastic cover removal. There was no effect of chicken litter amendments over the bacterial community structure. Solarization affects beta-glucosidase activity but, after 60 days, its effects are no longer detectable, differently of the observed data regarding soil bacterial community structure by PCR-DGGE. Biofumigation stimulates beta-glicosidase activity, but it doesn't affect the bacterial community structure.O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da solarização e da biofumigação sobre a comunidade microbiana do solo, por meio da atividade da enzima beta-glicosidase e do perfil do 16S rDNA, determinado com PCR-DGGE. A solarização do solo, com cobertura de plástico, foi feita por períodos de dois, quatro e seis meses, e a biofumigação foi realizada pela incorporação de 2 e 5% (v/v) de cama-de-frango ao solo. Logo após a retirada da cobertura de plástico e aos 30 dias após a remoção, a atividade da beta-glicosidase foi menor em relação ao tratamento não solarizado. Aos 60 dias, não foram mais observadas diferenças entre os tratamentos. A adição de cama-de-frango a 5% estimulou a atividade da beta-glicosidase. O perfil da estrutura da comunidade bacteriana foi influenciado pelo tempo de solarização, independentemente da época da retirada da cobertura de plástico. Não foi observado efeito da adição de cama-de-frango ao solo, no perfil da comunidade. A solarização afeta a atividade da beta-glicosidase, mas esses efeitos não são mais detectáveis após 60 dias da retirada da cobertura de plástico, diferentemente do que foi observado em relação à estrutura da comunidade bacteriana por PCR-DGGE. A biofumigação estimula a atividade da beta-glicosidase, mas não afeta o perfil da comunidade microbiana

Genetic and metabolic structure of bacterial communities in cerrado soil under different managements

O objetivo deste trabalho foi avaliar a estrutura metabólica e genética de comunidades bacterianas em Latossolo de cerrado sob vegetação nativa ou cultivado em sistema de rotação soja/milho sob preparo convencional e plantio direto. Foram utilizadas microplacas EcoPlate para determinar o perfil e a diversidade metabólica das comunidades bacterianas, e eletroforese em gel com gradiente desnaturante (DGGE) para avaliar a estrutura genética. O teste estatístico de Mantel foi utilizado para avaliar a relação entre a estrutura metabólica e a genética. A comunidade bacteriana sob vegetação nativa apresentou perfil metabólico diferente do encontrado em solos cultivados. No solo cultivado com soja sob preparo convencional, o padrão de utilização das fontes de carbono diferenciou-se dos demais tratamentos. Com base nos resultados de DGGE, a comunidade bacteriana sob vegetação nativa apresentou 35% de similaridade com as de áreas cultivadas. Foram formados grupos distintos de comunidades bacterianas do solo entre as áreas sob preparo convencional e plantio direto. Houve correlação significativa de 62% entre as matrizes geradas pelas microplacas EcoPlate e pela DGGE. Variações no perfil metabólico estão relacionadas às variações na estrutura genética das comunidades bacterianas do solo.The objective of this work was to evaluate the metabolic and genetic structure of bacterial communities in a cerrado Oxisol under native vegetation or cultivated in a soybean/maize rotation system under conventional tillage and no tillage. EcoPlate microplates were used to determine the metabolic profile and diversity of bacterial communities, and denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) to assess the genetic structure. The Mantel statistic test was used to evaluate the relationship between the metabolic and the genetic structure. The bacterial community under native vegetation showed a different metabolic profile than that of cultivated soils. In the area cultivated with soybean under conventional tillage, the carbon source utilization pattern differed from the other treatments. Based on the DGGE results, the bacterial community under native vegetation showed 35% similarity to the ones found under cultivation. Distinct groups of soil bacterial communities were formed between the areas under conventional tillage and no tillage. A significant correlation of 62% was observed between matrices generated by EcoPlate microplates and by DGGE. Variations in the metabolic profile are related to changes in the genetic structure of soil bacterial communities

Panorama atual e potencial de aplicação da abordagem dos serviços ecossistêmicos do solo no Brasil

Human pressure on ecosystems has undesirable impacts on human well-being. After the Millennium Project, much interdisciplinary research has been developed worldwide aiming to understand these impacts on ecosystem flows and processes, and to learn about the costs and the benefits of ecosystem services for production. Soil provides many ecosystem services, since its multi-functionality is the basis for food production, water filtration, nutrient cycling, and other goods essential to life. This article presents the main concepts and classifications of soil ecosystem services and of its functions; the indicators and the methods for assessment, modeling, and valuation of ecosystem services; some recent applications to assess and evaluate impacts of agricultural management practices on soil ecosystem services; as well as challenges and opportunities for research and for development of public policies related to agro-environmental sustainability in Brazil. Although the role of soil in supplying ecosystem services is yet undervalued, scientists are gradually recognizing soil processes and functions as fundamental to assess ecosystem services and the effects of land use and management on them. Interdisciplinary approaches to integrate science and public policies are necessary to build governance based on ecosystem services.A pressão humana sobre os serviços ecossistêmicos tem resultado em impactos indesejáveis sobre o bem-estar humano. Com o Projeto Millennium, várias pesquisas interdisciplinares têm sido desenvolvidas em todo o mundo com o objetivo de entender esses impactos sobre os fluxos e os processos dos ecossistemas e internalizar os custos e os benefícios dos serviços ecossistêmicos para a produção. O solo fornece muitos serviços ecossistêmicos, uma vez que sua multifuncionalidade é a base para a produção de alimentos, filtração de água, ciclagem de nutrientes e outros bens essenciais à vida. Este artigo apresenta os principais conceitos e classificações dos serviços ecossistêmicos do solo e de suas funções; os indicadores e os métodos de avaliação, modelagem e valoração dos serviços ecossistêmicos; algumas aplicações recentes para avaliar impactos de práticas de manejo agrícola sobre os serviços ecossistêmicos do solo; bem como os desafios e as oportunidades para a pesquisa e para o desenvolvimento de políticas públicas relacionadas à sustentabilidade agroambiental no Brasil. Apesar de o papel do solo para prestação de serviços ecossistêmicos ainda ser subestimado, os cientistas têm gradualmente reconhecido os processos e as funções do solo como fundamentais para avaliar os serviços ecossistêmicos e os efeitos do uso e manejo da terra sobre eles. Abordagens interdisciplinares que integrem ciência e políticas públicas são necessárias para construir uma governança com base em serviços ecossistêmicos

Sistemas de manejo e os estoques de carbono e nitrogênio em latossolo de cerrado com a sucessão soja-milho

Os estoques de C e N no solo são determinados pelo balanço entre adição e perda no sistema, sendo o preparo do solo e o sistema de culturas determinantes nesse processo. Este estudo teve por objetivo avaliar o efeito de sistemas de manejo do solo baseados em sistemas de preparo, plantas de cobertura e adubação fosfatada nos estoques de C e N em frações físicas da matéria orgânica do solo e na biomassa e respiração microbiana em um solo cultivado por 11 anos na sucessão soja-milho. O experimento foi iniciado em 1999 em um Latossolo Vermelho argiloso com teor de P adequado para obtenção de 80 a 90 % de rendimentos potenciais de culturas anuais. O delineamento experimental foi o de blocos ao acaso com parcelas divididas, tendo três sistemas de manejo baseados em preparo do solo e plantas de cobertura (sistema de preparo convencional com milheto, sistema plantio direto com milheto e sistema plantio direto com mucuna-preta) nas parcelas e duas doses de P (0 e 100 kg ha-1 ano-1 de P2O5 na forma de superfosfato triplo, aplicados no sulco de semeadura) nas subparcelas. Amostras de solo foram retiradas no enchimento de grãos da soja (março de 2010), nas camadas de 0-5, 5-10 e 10-20 cm de profundidade, e submetidas ao fracionamento físico da matéria orgânica do solo e a análises microbianas. O sistema plantio direto promoveu estratificação de C orgânico e N total, enquanto o preparo convencional promoveu distribuição mais homogênea na camada de 0 a 20 cm de profundidade. A adubação fosfatada por 11 anos promoveu acúmulo de C orgânico e N total em solos com adequada disponibilidade inicial de P, com relação àquele que não recebeu adubação com P, independentemente do sistema de preparo e das plantas de cobertura. O sistema plantio direto apresentou maior estoque de C orgânico e N total, maior C biomassa microbiana e menor respiração microbiana em relação ao sistema de preparo convencional, ambos tendo o milheto como planta de cobertura. Quando sob plantio direto, maior estoque de C orgânico e N total, semelhante C biomassa microbiana e maior respiração microbiana foram obtidos com o milheto como planta de cobertura, em relação à mucuna. A taxa de conversão do C adicionado pelas culturas em C orgânico do solo foi de 4,0, 8,2 e 14,3 % para sistema de preparo convencional com milheto, sistema plantio direto com milheto e com mucuna, respectivamente