Nitrogen fixation and in vitro production of indolacetic acid by endophytic diazotrophic bacteria

O objetivo deste trabalho foi isolar e quantificar bactérias diazotróficas associadas a raízes de arroz, e avaliar a produção de ácido indolacético e o potencial de fixação biológica de nitrogênio dessas bactérias, a fim de selecionar isolados promissores para inoculação em plantas. Bactérias fixadoras de nitrogênio, habitantes do interior das raízes de cultivares de arroz do Rio Grande do Sul, foram isoladas e quantificadas em nove cultivares. Raízes de arroz superficialmente esterilizadas foram maceradas e introduzidas em meios de crescimento, elaborados sem fonte de nitrogênio e em condições semi-sólidas. Entre os 58 isolados nos meios NFb, LGI e LGI-P, foram escolhidos UFSM-BD-02-06, UFSM-BD-08-06, UFSM-BD-14-06, UFSM-BD-20-06, UFSM-BD-26-06, UFSM-BD-31-06, UFSM-BD-36-06, UFSM-BD-42-06, UFSM-BD-48-06, UFSM-BD-54-06. Avaliaram-se a fixação biológica de nitrogênio e a produção de ácido indolacético in vitro, pelos métodos Kjeldahl e colorimétrico, respectivamente. Azospirillum brasilense e A. lipoferum apresentam maiores valores para N total, 41,08 e 46,82 µg mL-1, respectivamente. A. brasilense e UFSM-BD-31-06 são os maiores produtores de ácido indolacético, 41,09 mg mL-1 e 13,47 µg mL-1, respectivamente.The aim of this work was to isolate and to quantify diazotrophic bacteria associated with rice root, and evaluate their acid indolacetic production and their potential for biological nitrogen fixation, with the purpose of selecion promissing isolates for plant inoculation. N-fixing bactéria, settlers of the root interior of rice cultivars used in Rio Grande do Sul, Brazil, were isolated and quantified in nine cultivars. Rice root superficialy sterilized were macerated and introduced in specific culture media. Among 58 isolates obtained in the culture media NFB, LGI and LGI-P, the following were selected: UFSM-BD-02-06, UFSM-BD-08-06, UFSM-BD-14-06, UFSM-BD-20-06, UFSM-BD-26-06, UFSM-BD-31-06, UFSM-BD-36-06, UFSM-BD-42-06, UFSM-BD-48-06, UFSM-BD-54-06. The biological nitrogen fixation was determined by the Kjeldahl method, and indolacetic acid production by colorimetry. Azospirillum brasilense e A. lipoferum present greater values, 41.08 and 46.82 µg N mL-1, respectively, for total N, and for indolacetic acid production, A. brasilense, 41.09 µg mL-1, and UFSM-BD-31-06, 13.47 µg mL-1, are the greatest producers

Nitrogen fixation and in vitro production of indolacetic acid by endophytic diazotrophic bacteria

O objetivo deste trabalho foi isolar e quantificar bactérias diazotróficas associadas a raízes de arroz, e avaliar a produção de ácido indolacético e o potencial de fixação biológica de nitrogênio dessas bactérias, a fim de selecionar isolados promissores para inoculação em plantas. Bactérias fixadoras de nitrogênio, habitantes do interior das raízes de cultivares de arroz do Rio Grande do Sul, foram isoladas e quantificadas em nove cultivares. Raízes de arroz superficialmente esterilizadas foram maceradas e introduzidas em meios de crescimento, elaborados sem fonte de nitrogênio e em condições semi-sólidas. Entre os 58 isolados nos meios NFb, LGI e LGI-P, foram escolhidos UFSM-BD-02-06, UFSM-BD-08-06, UFSM-BD-14-06, UFSM-BD-20-06, UFSM-BD-26-06, UFSM-BD-31-06, UFSM-BD-36-06, UFSM-BD-42-06, UFSM-BD-48-06, UFSM-BD-54-06. Avaliaram-se a fixação biológica de nitrogênio e a produção de ácido indolacético in vitro, pelos métodos Kjeldahl e colorimétrico, respectivamente. Azospirillum brasilense e A. lipoferum apresentam maiores valores para N total, 41,08 e 46,82 µg mL-1, respectivamente. A. brasilense e UFSM-BD-31-06 são os maiores produtores de ácido indolacético, 41,09 mg mL-1 e 13,47 µg mL-1, respectivamente.The aim of this work was to isolate and to quantify diazotrophic bacteria associated with rice root, and evaluate their acid indolacetic production and their potential for biological nitrogen fixation, with the purpose of selecion promissing isolates for plant inoculation. N-fixing bactéria, settlers of the root interior of rice cultivars used in Rio Grande do Sul, Brazil, were isolated and quantified in nine cultivars. Rice root superficialy sterilized were macerated and introduced in specific culture media. Among 58 isolates obtained in the culture media NFB, LGI and LGI-P, the following were selected: UFSM-BD-02-06, UFSM-BD-08-06, UFSM-BD-14-06, UFSM-BD-20-06, UFSM-BD-26-06, UFSM-BD-31-06, UFSM-BD-36-06, UFSM-BD-42-06, UFSM-BD-48-06, UFSM-BD-54-06. The biological nitrogen fixation was determined by the Kjeldahl method, and indolacetic acid production by colorimetry. Azospirillum brasilense e A. lipoferum present greater values, 41.08 and 46.82 µg N mL-1, respectively, for total N, and for indolacetic acid production, A. brasilense, 41.09 µg mL-1, and UFSM-BD-31-06, 13.47 µg mL-1, are the greatest producers

BIOMASSA E COMPRIMENTO DE RAÍZES FINAS EM POVOAMENTO DE Acacia mearnsii DE WILD. ESTABELECIDO EM ÁREA DEGRADADA POR MINERAÇÃO DE CARVÃO

The coal mining in open pit mining system cause great environmental degradation, mainly of the soil. The revegetação with arboreal species is the best form of recovering these areas. Among the potential species for the degraded areas recovery in the Brazil south, Acacia mearnsii stands out, for fast growth and symbiotic association capacity. The objective of present work was to estimate the biomass and the length of fine roots (≤ 2 mm of diameter) in different soil depths in a four years old Acacia mearnsii stands with 4 m x 1.5 spaced, established in a degraded area by coal mining. The study was carried out in Butiá (RS), in the Copelmi Mineração Ltda company. Four monoliths of 25 cm x 25 cm x 60 cm were sampled and divided into six geometric sections at depths 0-10, 10-20, 20-30, 30-40, 40-50, 50-60 cm and in these same depths soil samples were collected for chemical and density analysis. Roots were separated from the soil by using a set of two sieves (mesh 2 mm and 1 mm) and water jets. The intersection method was used to determine root length. Fine root total biomass and length found for Acacia mearnsii were 6,924 kg ha-1 and 433,441 km ha-1, standing out that 86.78% and 86.59%, respectively, were concentrated in the first 20 cm of soil depth.A mineração de carvão em sistema de lavra a céu aberto ocasiona grande degradação ambiental, principalmente do solo. A revegetação com espécies arbóreas é a melhor forma de recuperar essas áreas. Dentre as espécies potenciais para a recuperação de áreas degradadas no Sul do Brasil, Acacia mearnsii destaca-se, em virtude de seu rápido crescimento e capacidade de associação simbiótica. O presente trabalho teve por objetivo estimar a biomassa e o comprimento de raízes finas (≤ 2 mm de diâmetro), em diferentes profundidades do solo, em povoamento de Acacia mearnsii, com 4 anos de idade e espaçamento 4 x 1,5 m, estabelecido em área degradada pela mineração de carvão. O estudo foi realizado no município de Butiá (RS), na empresa Copelmi Mineração Ltda. Foram amostrados quatro monólitos de 25 x 25 x 60 cm. Os monólitos foram divididos em seis perfis geométricos, nas profundidades de 0-10, 10-20, 20-30, 30-40, 40-50, 50-60 cm. Nessas mesmas profundidades, foram coletadas amostras de solo para análise química e densidade. A separação das raízes do solo foi por meio de um conjunto de duas peneiras (2 e 1 mm de malha) e jatos d’água. Na determinação do comprimento de raízes, foi utilizado o método de intersecção. A biomassa e o comprimento total de raízes finas encontradas para a Acacia mearnsii foram de 6.924 kg ha-1 e 433.441 km ha-1, ressaltando que 86,78% e 86,59% desses valores, respectivamente, estavam concentrados nos primeiros 20 cm de profundidade do solo

Exigência nutricional de mudas de erva-mate (Ilex paraguariensis A. St.-Hil.) à adubação fosfatada.

Experiments were installed in the Forestry Technological Center belonging to Forest Science/CCR/UFSM Department in order to study the nutritional exigency of Ilex paraguariensis A. St.-Hil. seedlings to fertilization of phosphorus doses. Vases with capacity of 2 dm3 were filled out with Red Yellow Argisol soil collected from a superficial layer (0-20 cm), which was homogenized, dried in the air, past in sieve of 5 mm and analyzed  chemically. As additional fertilization, 64 mg kg-1 of N and 38 mg kg-1 K were added the sources were CH4N2O and KCl. The experimental design used was completely randomized with 8 treatments and 6 repetitions, distributed in the following way: T1-control (sole without P addition), T2-90 mg kg-1, T3-180 mg kg-1, T4-270 mg kg-1, T5-360 mg kg-1, T6-450 mg kg-1, T7-540 mg kg-1 and T8-630 mg kg-1 of P, respectively. After 10 months, the following parameters were evaluated: the height of the aerial part, stem diameter, biomass above ground, root biomass and total biomass. The best development of the erva-mate seedlings were observed in the doses from 360 and 450 mg P kg-1. Com o objetivo de estudar a exigência nutricional de mudas de erva-mate (Ilex paraguariensis A. St.-Hil.) à adubação fosfatada, foi instalado um experimento no Centro Tecnológico de Silvicultura pertencente ao Departamento de Ciências Florestais/CCR/UFSM. Vasos com capacidade de 2 dm3 foram preenchidos com 2 kg de solo do tipo Argissolo Vermelho-Amarelo coletado na camada superficial (0-20 cm), o qual foi destorroado, homogeneizado, seco ao ar, passado em peneira de 5 mm e posteriormente analisado quimicamente. Como adubação complementar, foram adicionados 64 mg kg-1 de N e 38 mg kg-1 de K, as fontes utilizadas foram CH4N2O e KCl, respectivamente. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado com oito tratamentos e seis repetições, distribuídos da seguinte forma: T1-testemunha (solo sem adição de P), T2-90 mg kg-1, T3-180 mg kg-1, T4-270 mg kg-1, T5-360 mg kg-1, T6-450 mg kg-1, T7-540 mg kg-1 e T8-630 mg kg-1 de P respectivamente, a fonte de P foi CaHPO4. Decorridos 10 meses da repicagem foram realizadas as medições das variáveis: altura da parte aérea, diâmetro do colo, biomassa acima do solo, biomassa radicular e biomassa total. O melhor desenvolvimento das mudas de erva-mate foi observado nas doses de 360 e 450 mg kg-1 de P

Soil carbon and nitrogen dynamics as affected by soil tillage, cropping systems and nitrogen fertilizer

O uso de modelos matemáticos regionalmente parametrizados permite avaliar no tempo o impacto de sistemas de manejo sobre a dinâmica do C e N do solo. Com este objetivo, ajustou-se um modelo exponencial unicompartimental aos dados de um experimento de longa duração, instalado em 1985 em um ARGISSOLO VERMELHO Distrófico (PVd), na Estação Experimental Agronômica da UFRGS, em Eldorado do Sul, (RS). O experimento constitui-se de três métodos de preparo (convencional-PC, reduzido-PR e plantio direto-PD), três sistemas de cultura (aveia/milho-A/M, vicalmilho-V/M e aveia+vica/milho+caupi-A+V/IVI+C) e duas doses de N mineral no milho (0 kg ha-1 -0 N e 180 kg ha-1 -180 N). As adições anuais de C pelos sistemas de cultura, médias dos preparos de solo, variaram entre 4,17 Mg ha-1 em A/M O N e 8,14 Mg ha-1 em A+V/M+C 180 N. As adições anuais de N, incluindo a fertilização nitrogenada, variaram de 40 a 283 kg ha-1 nos mesmos tratamentos. Utilizando-se as taxas anuais médias de adição de C e N ao solo (kiA) e os conteúdos destes elementos no solo em 1985, 1990, 1994 e 1998, ajustou-se o modelo, obtendo-se as respectivas taxas de perda (k2). Estas variaram para o CO de 0,0270 ano-1 no PD até 0,0494 ano-1 no PC e, para o NT, de 0,0180 ano -1 no PD A/M O N até 0,0900 ano-1 no PC A+V/M+C 180 N. Utilizando os parâmetros obtidos estimou-se valores na estabilidade de carbono (Ce) e nitrogênio (Ne) no solo de 17,17 Mg ha-1 e 1.400 kg ha-1 para PC A/M O N e em 58,00 Mg ha-1 e 4.583 kg ha-1 para PD A+V/M+C 180 N, respectivamente. Os tratamentos de manejo com baixo revolvimento e alta adição de resíduos contribuíram para o acúmulo de CO e NT no solo. A presença de leguminosas nos sistemas de cultura e a adição de N mineral favoreceram o aumento nas adições de resíduos e contribuíram para compensar parte das perdas de CO e NT no solo sob PC e para aumentar os estoques sob preparos conservacionistas (PR e PD).Mathematical models locally adjusted can be used to estimate the management effect on soil C and N dynamics. With this objective, one single compartment exponential model was adjusted to data obtained in a long-term experiment started in 1985, on a PALEUDULT soil, at the Experimental Station of t he Federal University of Rio Grande do Sul, in Eldorado do Sul, RS, Brazil. The experiment comprises three soil tillage systems (conventional-CT, reduced-RT and no tillage-NT), three cropping systems (oats/corn-O/C, vetch/corn-V/C and oats+vetch/corn+cowpea-O+V/C+Co) and two rates of mineral N (0 (ON) and 180 kg ha-1 ofN (180N)) applied to cora The annual C additions by the crop systems, average over soil tillage, varied from 4.17 Mg ha-1.year-1 in the 0/C ON to 8.14 Mg ha-1.year-1 in the O+V/C+Co 180N. The annual N additions, including N fertilization, ranged from 40 to 283 kg ha-1 in the same treatments. Using this annual C and N additions and the soil C and N for the years of 1985, 1990, 1994 and 1998, the model was adjusted and the loss rates (k2) were obtained. This coefficients varied for C from 0.0270 year-1 in the NT up to 0.0494 year-1 in the CT. For N the coefficient (k2) varied from 0.0180 year-1 in the NT 0/C ON to 0.0900 year-1 in the CT 0+V/C+Co 180N. Using this parameters in the model, the estimated values of Ce and Ne were 17.17 Mg ha-1 and 1,400 kg ha-1 for CT 0/C ON and 58 Mg ha-1 and 4,583 kg ha-1 for NT 0+V/C+Co 180N. The conservation tillage and cropping systems with high residue addition increased C and N in the soil. The presence of legume crops in the crop system and the mineral nitrogen addition increased the crop residue addition and compensated the soil C and N losses under CT and increased its amount in soil under conservation tillage

Soil carbon and nitrogen dynamics as affected by soil tillage, cropping systems and nitrogen fertilizer

O uso de modelos matemáticos regionalmente parametrizados permite avaliar no tempo o impacto de sistemas de manejo sobre a dinâmica do C e N do solo. Com este objetivo, ajustou-se um modelo exponencial unicompartimental aos dados de um experimento de longa duração, instalado em 1985 em um ARGISSOLO VERMELHO Distrófico (PVd), na Estação Experimental Agronômica da UFRGS, em Eldorado do Sul, (RS). O experimento constitui-se de três métodos de preparo (convencional-PC, reduzido-PR e plantio direto-PD), três sistemas de cultura (aveia/milho-A/M, vicalmilho-V/M e aveia+vica/milho+caupi-A+V/IVI+C) e duas doses de N mineral no milho (0 kg ha-1 -0 N e 180 kg ha-1 -180 N). As adições anuais de C pelos sistemas de cultura, médias dos preparos de solo, variaram entre 4,17 Mg ha-1 em A/M O N e 8,14 Mg ha-1 em A+V/M+C 180 N. As adições anuais de N, incluindo a fertilização nitrogenada, variaram de 40 a 283 kg ha-1 nos mesmos tratamentos. Utilizando-se as taxas anuais médias de adição de C e N ao solo (kiA) e os conteúdos destes elementos no solo em 1985, 1990, 1994 e 1998, ajustou-se o modelo, obtendo-se as respectivas taxas de perda (k2). Estas variaram para o CO de 0,0270 ano-1 no PD até 0,0494 ano-1 no PC e, para o NT, de 0,0180 ano -1 no PD A/M O N até 0,0900 ano-1 no PC A+V/M+C 180 N. Utilizando os parâmetros obtidos estimou-se valores na estabilidade de carbono (Ce) e nitrogênio (Ne) no solo de 17,17 Mg ha-1 e 1.400 kg ha-1 para PC A/M O N e em 58,00 Mg ha-1 e 4.583 kg ha-1 para PD A+V/M+C 180 N, respectivamente. Os tratamentos de manejo com baixo revolvimento e alta adição de resíduos contribuíram para o acúmulo de CO e NT no solo. A presença de leguminosas nos sistemas de cultura e a adição de N mineral favoreceram o aumento nas adições de resíduos e contribuíram para compensar parte das perdas de CO e NT no solo sob PC e para aumentar os estoques sob preparos conservacionistas (PR e PD).Mathematical models locally adjusted can be used to estimate the management effect on soil C and N dynamics. With this objective, one single compartment exponential model was adjusted to data obtained in a long-term experiment started in 1985, on a PALEUDULT soil, at the Experimental Station of t he Federal University of Rio Grande do Sul, in Eldorado do Sul, RS, Brazil. The experiment comprises three soil tillage systems (conventional-CT, reduced-RT and no tillage-NT), three cropping systems (oats/corn-O/C, vetch/corn-V/C and oats+vetch/corn+cowpea-O+V/C+Co) and two rates of mineral N (0 (ON) and 180 kg ha-1 ofN (180N)) applied to cora The annual C additions by the crop systems, average over soil tillage, varied from 4.17 Mg ha-1.year-1 in the 0/C ON to 8.14 Mg ha-1.year-1 in the O+V/C+Co 180N. The annual N additions, including N fertilization, ranged from 40 to 283 kg ha-1 in the same treatments. Using this annual C and N additions and the soil C and N for the years of 1985, 1990, 1994 and 1998, the model was adjusted and the loss rates (k2) were obtained. This coefficients varied for C from 0.0270 year-1 in the NT up to 0.0494 year-1 in the CT. For N the coefficient (k2) varied from 0.0180 year-1 in the NT 0/C ON to 0.0900 year-1 in the CT 0+V/C+Co 180N. Using this parameters in the model, the estimated values of Ce and Ne were 17.17 Mg ha-1 and 1,400 kg ha-1 for CT 0/C ON and 58 Mg ha-1 and 4,583 kg ha-1 for NT 0+V/C+Co 180N. The conservation tillage and cropping systems with high residue addition increased C and N in the soil. The presence of legume crops in the crop system and the mineral nitrogen addition increased the crop residue addition and compensated the soil C and N losses under CT and increased its amount in soil under conservation tillage

Fixação de nitrogênio e produção de ácido indolacético in vitro por bactérias diazotróficas endofíticas

O objetivo deste trabalho foi isolar e quantificar bactérias diazotróficas associadas a raízes de arroz, e avaliar a produção de ácido indolacético e o potencial de fixação biológica de nitrogênio dessas bactérias, a fim de selecionar isolados promissores para inoculação em plantas. Bactérias fixadoras de nitrogênio, habitantes do interior das raízes de cultivares de arroz do Rio Grande do Sul, foram isoladas e quantificadas em nove cultivares. Raízes de arroz superficialmente esterilizadas foram maceradas e introduzidas em meios de crescimento, elaborados sem fonte de nitrogênio e em condições semi-sólidas. Entre os 58 isolados nos meios NFb, LGI e LGI-P, foram escolhidos UFSM-BD-02-06, UFSM-BD-08-06, UFSM-BD-14-06, UFSM-BD-20-06, UFSM-BD-26-06, UFSM-BD-31-06, UFSM-BD-36-06, UFSM-BD-42-06, UFSM-BD-48-06, UFSM-BD-54-06. Avaliaram-se a fixação biológica de nitrogênio e a produção de ácido indolacético in vitro, pelos métodos Kjeldahl e colorimétrico, respectivamente. Azospirillum brasilense e A. lipoferum apresentam maiores valores para N total, 41,08 e 46,82 µg mL-1, respectivamente. A. brasilense e UFSM-BD-31-06 são os maiores produtores de ácido indolacético, 41,09 mg mL-1 e 13,47 µg mL-1, respectivamente

Carbon and nitrogen addition related to stocks of these elements in soil and corn yield under management systems

Experimentos de longa duração constituem ferramenta valiosa para o estudo da dinâmica da matéria orgânica no solo. Com esse objetivo, realizou-se a presente pesquisa a qual foi baseada em experimento instalado, em 1985, em um Argissolo Vermelho degradado pelo cultivo inadequado por 16 anos. O experimento está localizado na Estação Experimental Agronômica da UFRGS, em Eldorado do Sul (RS), e consiste em três sistemas de preparo de solo (preparo convencional-PC, preparo reduzido-PR, e plantio direto-PD) em parcelas principais, três sistemas de culturas (aveia/milho-A/M, ervilhaca/milho-E/M, e aveia + ervilhaca/ milho + caupi-A + E/M + C), em subparcelas, e duas doses de N mineral na cultura do milho (0 e 139 kg ha-1), em subblocos, distribuídos segundo um delineamento de blocos ao acaso, com três repetições. As adições de C e N pelas culturas foram estimadas para o período experimental de 13 anos; o solo foi amostrado, em setembro de 1998, em seis camadas, até à profundidade de 0,30 m, analisado em relação aos teores de carbono orgânico total (COT) e nitrogênio total (NT), tendo sido calculados os estoques desses elementos nas camadas de 0-0,175 e 0,175-0,30 m. As leguminosas contribuíram para a maior adição anual de C e N ao solo pelos sistemas de culturas, que variaram de 4,17 a 8,39 Mg ha-1 e de -21 a 178 kg ha-1, respectivamente. As maiores adições de C e N refletiram-se num maior acúmulo de COT e NT na camada de 0-0,175 m do solo em PD e em gradativa elevação do rendimento do milho nos três sistemas de preparo. A adição anual de C (A) necessária para manter o estoque inicial de COT (dC/dt = zero) foi estimada em 4,2 Mg ha-1 em PD, 7,3 Mg ha-1 em PR e 8,9 Mg ha-1 em PC. De forma similar, a adição anual de N necessária para manter os estoques iniciais (dN/dt = zero) foi estimada em 5 kg ha-1 para o PD, 31 kg ha-1 para o PR e 94 kg ha-1 para o PC. Estimou-se, pelo coeficiente angular da regressão linear que relaciona as taxas anuais de adição de C (A) e a variação anual nos estoques de COT na camada de 0-0,175 m do solo (dC/dt), que 12,9, 8,1 e 11,5 % do C adicionado ao solo foi retido na matéria orgânica do solo em PD, PR e PC, respectivamente, o que corresponde a uma estimativa aproximada do coeficiente de humificação (k1). Analogamente, estimou-se que 49,7, 21,0 e 33,1 % da quantidade líquida de N adicionada foi retida como NT no solo em PD, PR e PC, respectivamente. A taxa de perda de COT do solo (k2), calculada para a condição dC/dt = zero, foi de 0,0166 ano-1 no solo em PD, 0,0182 ano-1 no solo em PR, e 0,0314 ano-1 no solo em PC. O plantio direto, pela diminuição da taxa de perda de matéria orgânica (k2), e os sistemas de culturas com leguminosas, pela alta adição de C fotossintetizado e de N fixado simbioticamente, são boas alternativas para recuperar os estoques de COT e NT do solo e aumentar o rendimento do milho na região subtropical do Sul do Brasil.Long-term experiments are essential for research about organic matter dynamics of soils. This paper reports results of an experiment installed in September 1985 on a Paleudult soil degraded under inadequate management for 16 years. The experiment was conducted at the Experimental Station of the Federal University of Rio Grande do Sul (Brazil) in Eldorado do Sul county. Three soil tillage methods (conventional tillage-CT, reduced tillage- RT and no-tillage-NT), three crop systems (oat/corn-O/C, vetch/corn-V/C and oat + vetch/ corn + cowpea-O + V/C + Cp), and two N rates applied to corn as urea (0 and 139 kg ha-1) were tested. A split-plot design arranged in randomized blocks with three replications was used with soil tillage as main plot, the cropping systems as sub-plots and nitrogen rates as sub-blocks. Carbon and nitrogen addition by crops was estimated for the experimental period of 13 years. In September 1998, the soil was sampled in six layers down to 0.30 m depth, and total organic carbon (TOC) and total nitrogen (TN) contents were determined in each layer and then calculated for the 0-0.175 m and 0.175-0.30 m layers. Legumes were responsible for the greatest annual soil C and N increase by crops (4.17 to 8.39 Mg ha-1 and -21 to 178 kg ha-1, respectively). The highest C and N additions were positively related to these elements stocks in the soil under NT (0-0.175 m layer), and promoted gradual corn yield increase in all soil tillage treatments. The annual rate of C addition (A) necessary to maintain de initial condition (dC/dt = zero) was estimated at 4.2 Mg ha-1 for NT, 7.3 Mg ha-1 for RT and 8.9 Mg ha-1 for CT. Similarly, the annual rate of N addition required to maintain the initial condition (dN/dt = zero) was 5 kg ha-1 for NT, 31 kg ha-1 for RT, and 94 kg ha-1 for CT. An estimation by the angular coefficient of the linear regression, which relates the annual C addition rates and annual TOC stock variation in the surface layer, calculated that 12.9 % for NT, 8.1 % for RT, and 11.5 % for CT of the C added to the soil was retained in the soil organic matter, representing approximately the humification coefficient (k1). Likewise, it was estimated that 49.7 % of the net annual N addition under NT, 21.0 % under RT, and 33.1 % under CT was retained as TN in the soil. The TOC loss coefficient from the soil (k2), calculated for the condition dC/dt = zero, was 0.0166 yr-1 under NT, 0.0182 yr-1 under RT, and 0.0314 yr-1 under CT. No-tillage systems with the reduction of TOC loss (k2), and legume based crop systems with the high C and N additions are good alternatives to recover the soil TOC and TN stocks and increase corn yield in the subtropical region of southern Brazil

Carbon and nitrogen addition related to stocks of these elements in soil and corn yield under management systems

Experimentos de longa duração constituem ferramenta valiosa para o estudo da dinâmica da matéria orgânica no solo. Com esse objetivo, realizou-se a presente pesquisa a qual foi baseada em experimento instalado, em 1985, em um Argissolo Vermelho degradado pelo cultivo inadequado por 16 anos. O experimento está localizado na Estação Experimental Agronômica da UFRGS, em Eldorado do Sul (RS), e consiste em três sistemas de preparo de solo (preparo convencional-PC, preparo reduzido-PR, e plantio direto-PD) em parcelas principais, três sistemas de culturas (aveia/milho-A/M, ervilhaca/milho-E/M, e aveia + ervilhaca/ milho + caupi-A + E/M + C), em subparcelas, e duas doses de N mineral na cultura do milho (0 e 139 kg ha-1), em subblocos, distribuídos segundo um delineamento de blocos ao acaso, com três repetições. As adições de C e N pelas culturas foram estimadas para o período experimental de 13 anos; o solo foi amostrado, em setembro de 1998, em seis camadas, até à profundidade de 0,30 m, analisado em relação aos teores de carbono orgânico total (COT) e nitrogênio total (NT), tendo sido calculados os estoques desses elementos nas camadas de 0-0,175 e 0,175-0,30 m. As leguminosas contribuíram para a maior adição anual de C e N ao solo pelos sistemas de culturas, que variaram de 4,17 a 8,39 Mg ha-1 e de -21 a 178 kg ha-1, respectivamente. As maiores adições de C e N refletiram-se num maior acúmulo de COT e NT na camada de 0-0,175 m do solo em PD e em gradativa elevação do rendimento do milho nos três sistemas de preparo. A adição anual de C (A) necessária para manter o estoque inicial de COT (dC/dt = zero) foi estimada em 4,2 Mg ha-1 em PD, 7,3 Mg ha-1 em PR e 8,9 Mg ha-1 em PC. De forma similar, a adição anual de N necessária para manter os estoques iniciais (dN/dt = zero) foi estimada em 5 kg ha-1 para o PD, 31 kg ha-1 para o PR e 94 kg ha-1 para o PC. Estimou-se, pelo coeficiente angular da regressão linear que relaciona as taxas anuais de adição de C (A) e a variação anual nos estoques de COT na camada de 0-0,175 m do solo (dC/dt), que 12,9, 8,1 e 11,5 % do C adicionado ao solo foi retido na matéria orgânica do solo em PD, PR e PC, respectivamente, o que corresponde a uma estimativa aproximada do coeficiente de humificação (k1). Analogamente, estimou-se que 49,7, 21,0 e 33,1 % da quantidade líquida de N adicionada foi retida como NT no solo em PD, PR e PC, respectivamente. A taxa de perda de COT do solo (k2), calculada para a condição dC/dt = zero, foi de 0,0166 ano-1 no solo em PD, 0,0182 ano-1 no solo em PR, e 0,0314 ano-1 no solo em PC. O plantio direto, pela diminuição da taxa de perda de matéria orgânica (k2), e os sistemas de culturas com leguminosas, pela alta adição de C fotossintetizado e de N fixado simbioticamente, são boas alternativas para recuperar os estoques de COT e NT do solo e aumentar o rendimento do milho na região subtropical do Sul do Brasil.Long-term experiments are essential for research about organic matter dynamics of soils. This paper reports results of an experiment installed in September 1985 on a Paleudult soil degraded under inadequate management for 16 years. The experiment was conducted at the Experimental Station of the Federal University of Rio Grande do Sul (Brazil) in Eldorado do Sul county. Three soil tillage methods (conventional tillage-CT, reduced tillage- RT and no-tillage-NT), three crop systems (oat/corn-O/C, vetch/corn-V/C and oat + vetch/ corn + cowpea-O + V/C + Cp), and two N rates applied to corn as urea (0 and 139 kg ha-1) were tested. A split-plot design arranged in randomized blocks with three replications was used with soil tillage as main plot, the cropping systems as sub-plots and nitrogen rates as sub-blocks. Carbon and nitrogen addition by crops was estimated for the experimental period of 13 years. In September 1998, the soil was sampled in six layers down to 0.30 m depth, and total organic carbon (TOC) and total nitrogen (TN) contents were determined in each layer and then calculated for the 0-0.175 m and 0.175-0.30 m layers. Legumes were responsible for the greatest annual soil C and N increase by crops (4.17 to 8.39 Mg ha-1 and -21 to 178 kg ha-1, respectively). The highest C and N additions were positively related to these elements stocks in the soil under NT (0-0.175 m layer), and promoted gradual corn yield increase in all soil tillage treatments. The annual rate of C addition (A) necessary to maintain de initial condition (dC/dt = zero) was estimated at 4.2 Mg ha-1 for NT, 7.3 Mg ha-1 for RT and 8.9 Mg ha-1 for CT. Similarly, the annual rate of N addition required to maintain the initial condition (dN/dt = zero) was 5 kg ha-1 for NT, 31 kg ha-1 for RT, and 94 kg ha-1 for CT. An estimation by the angular coefficient of the linear regression, which relates the annual C addition rates and annual TOC stock variation in the surface layer, calculated that 12.9 % for NT, 8.1 % for RT, and 11.5 % for CT of the C added to the soil was retained in the soil organic matter, representing approximately the humification coefficient (k1). Likewise, it was estimated that 49.7 % of the net annual N addition under NT, 21.0 % under RT, and 33.1 % under CT was retained as TN in the soil. The TOC loss coefficient from the soil (k2), calculated for the condition dC/dt = zero, was 0.0166 yr-1 under NT, 0.0182 yr-1 under RT, and 0.0314 yr-1 under CT. No-tillage systems with the reduction of TOC loss (k2), and legume based crop systems with the high C and N additions are good alternatives to recover the soil TOC and TN stocks and increase corn yield in the subtropical region of southern Brazil