Nitrate to nitrogen supply to flooded rice

Em solos alagados, o amônio é a forma nitrogenada mais estável, ao contrário do nitrato, que é rapidamente perdido por desnitrificação. Por isso, pouca importância é dada ao nitrato como fonte de N para o arroz em solos alagados. Entretanto, a nitrificação na rizosfera e na superfície do solo pode fornecer nitrato para o arroz. Este trabalho, constituído por três estudos, cada um com dois experimentos, foi realizado para avaliar a importância dessas duas formas na absorção de nitrogênio e no desenvolvimento de genótipos de arroz. No Estudo 1, avaliou-se o efeito de proporções de amônio e nitrato, em solução nutritiva, na morfologia do sistema radicular, na absorção de nitrogênio e no desenvolvimento de genótipos de arroz. No Estudo 2, avaliou-se uma metodologia para avaliar a formação de aerênquima, liberação de oxigênio na raiz e sua relação com a oxidação de ferro. No Estudo 3, avaliou-se a relação entre a disponibilidade de nitrato em solo e solução nutritiva, e a expressão gênica de OsNRTs. O efeito combinado de amônio e nitrato promoveu melhor crescimento do arroz em relação às fontes isoladas e indica que o nitrato é fonte importante de nitrogênio para essa cultura. As fontes isoladas podem causar toxidez às plantas. A metodologia testada para obter ambiente de hipoxia foi eficiente por retirar o oxigênio livre, e estabelece uma relação entre a porosidade da raiz e a formação de placa férrica, possibilitando diferenciar genótipos quanto à capacidade de liberar oxigênio para a rizosfera. A detecção de nitrato no solo alagado e na seiva do xilema, aliados à expressão dos genes OsNRTs, de forma diferenciada entre genótipos de arroz, demonstram que o nitrato é uma fonte importante de suprimento de nitrogênio e para o arroz irrigado por inundação.In flooded soils, ammonium is the stable nitrogen form, while nitrate is lost by denitrification. As result, little importance is given to nitrate as nitrogen source for rice in flooded soils. However, nitrification processes in rhizosphere zone and at soil surface can furnish nitrogen as nitrate for flooded rice. This research was conducted, as three studies, each one by two experiments, to evaluate the importance of each, ammonium and nitrate forms, for nitrogen nutrition and development of rice genotypes. In Study 1, the effect of different proportions of such nitrogen forms, in nutrient solution, on root morphology, nitrogen uptake and rice development were evaluated. In Study 2, a methodology to verify aerenchyma formation, oxygen release and iron plaque formation at root surface was tested. In Study 3, the relation among nitrate availability, in soil and nutrient solution, and OsNRTs gene expression was evaluated. The effect of combined, ammonium and nitrate forms provide better rice growth than each single nitrogen form, and indicate that nitrate is an important nitrogen source to rice. Ammonium and nitrate alone are toxic for rice plants. The proposed methodology to obtain hypoxia environment was efficient to extract free oxygen, and made possible to obtain a relationship of root porosity with iron plaque formation, and to differentiate rice genotypes as the capacity to release oxygen to rhizosphere. The presence of nitrate in flooded soil and in xylem sap, together with OsNRTs gene expression, that is different among rice genotypes, indicate that nitrate is an important nitrogen supply form for flooded rice

Nitrate to nitrogen supply to flooded rice

Em solos alagados, o amônio é a forma nitrogenada mais estável, ao contrário do nitrato, que é rapidamente perdido por desnitrificação. Por isso, pouca importância é dada ao nitrato como fonte de N para o arroz em solos alagados. Entretanto, a nitrificação na rizosfera e na superfície do solo pode fornecer nitrato para o arroz. Este trabalho, constituído por três estudos, cada um com dois experimentos, foi realizado para avaliar a importância dessas duas formas na absorção de nitrogênio e no desenvolvimento de genótipos de arroz. No Estudo 1, avaliou-se o efeito de proporções de amônio e nitrato, em solução nutritiva, na morfologia do sistema radicular, na absorção de nitrogênio e no desenvolvimento de genótipos de arroz. No Estudo 2, avaliou-se uma metodologia para avaliar a formação de aerênquima, liberação de oxigênio na raiz e sua relação com a oxidação de ferro. No Estudo 3, avaliou-se a relação entre a disponibilidade de nitrato em solo e solução nutritiva, e a expressão gênica de OsNRTs. O efeito combinado de amônio e nitrato promoveu melhor crescimento do arroz em relação às fontes isoladas e indica que o nitrato é fonte importante de nitrogênio para essa cultura. As fontes isoladas podem causar toxidez às plantas. A metodologia testada para obter ambiente de hipoxia foi eficiente por retirar o oxigênio livre, e estabelece uma relação entre a porosidade da raiz e a formação de placa férrica, possibilitando diferenciar genótipos quanto à capacidade de liberar oxigênio para a rizosfera. A detecção de nitrato no solo alagado e na seiva do xilema, aliados à expressão dos genes OsNRTs, de forma diferenciada entre genótipos de arroz, demonstram que o nitrato é uma fonte importante de suprimento de nitrogênio e para o arroz irrigado por inundação.In flooded soils, ammonium is the stable nitrogen form, while nitrate is lost by denitrification. As result, little importance is given to nitrate as nitrogen source for rice in flooded soils. However, nitrification processes in rhizosphere zone and at soil surface can furnish nitrogen as nitrate for flooded rice. This research was conducted, as three studies, each one by two experiments, to evaluate the importance of each, ammonium and nitrate forms, for nitrogen nutrition and development of rice genotypes. In Study 1, the effect of different proportions of such nitrogen forms, in nutrient solution, on root morphology, nitrogen uptake and rice development were evaluated. In Study 2, a methodology to verify aerenchyma formation, oxygen release and iron plaque formation at root surface was tested. In Study 3, the relation among nitrate availability, in soil and nutrient solution, and OsNRTs gene expression was evaluated. The effect of combined, ammonium and nitrate forms provide better rice growth than each single nitrogen form, and indicate that nitrate is an important nitrogen source to rice. Ammonium and nitrate alone are toxic for rice plants. The proposed methodology to obtain hypoxia environment was efficient to extract free oxygen, and made possible to obtain a relationship of root porosity with iron plaque formation, and to differentiate rice genotypes as the capacity to release oxygen to rhizosphere. The presence of nitrate in flooded soil and in xylem sap, together with OsNRTs gene expression, that is different among rice genotypes, indicate that nitrate is an important nitrogen supply form for flooded rice

Evaluation of porosity and iron plaque on rice roots grown under hypoxia

A alta difusividade do oxigênio em diversos materiais dificulta a criação e, ou, manutenção de um ambiente livre de O2. As técnicas utilizadas são pouco eficientes na exclusão do O2 e, portanto, não expressam a condição do solo alagado. Os objetivos deste trabalho foram desenvolver um método para obtenção de raízes em condição de hipoxia e avaliar a placa férrica e a formação de aerênquima no arroz. Foi criada uma condição de hipoxia semelhante à do solo alagado em tanques de 50 L, explorando a capacidade de difusão do O2 por meio do vinil em contato com solo reduzido. Cada tanque preenchido com solo (Gleissolo háplico) recebeu cinco sacos de vinil e foi mantido alagado. Plantas dos genótipos IRGA 423 e IRGA 424 previamente cultivadas em campo foram coletadas, tendo as raízes cortadas junto ao colo, lavadas e um terço da lâmina foliar removido. Cada saco de vinil recebeu 12 plantas de cada genótipo e solução nutritiva. Após sete dias, as novas raízes adventícias formadas foram utilizadas na determinação da porosidade e a da placa férrica em segmentos de 0–2, 2–4 e 4–6 cm a partir da ponta da raiz. As raízes foram colocadas em contato com a solução de um solo em processo de redução por 4 h e a placa férrica determinada após a extração do Fe com HCl 0,5 mol L-1. A porosidade foi determinada pela aplicação de ciclos de vácuo, com auxílio de seringas. A diferença de peso antes e depois do tratamento com vácuo e entrada de água foi assumida como sendo a estimativa da magnitude do aerênquima ao longo da raiz. A eficácia do método foi testada com a produção de raízes adventícias em saco de vinil com aeração e hipoxia. A porosidade nas raízes foi maior em ambiente hipóxico, comparado à aeração. A porosidade foi maior na proximidade da base da planta e, à medida que a porosidade aumentou, houve aumento do conteúdo de Fe na superfície das raízes, indicando que a placa férrica pode servir como estimativa da formação de aerênquima no arroz. O método de obtenção de raízes foi eficiente em promover a eliminação de O2 do saco de vinil para estudar a formação do aerênquima.The high oxygen diffusion in different materials makes the establishment and maintenance of oxygen-free environments difficult. The techniques used to obtain oxygen-free environments are little efficient and not representative of flooded soil conditions. The purpose of this study was to develop a method for obtaining roots in a hypoxic environment to evaluate iron plaque and aerenchyma formation in rice plants. A hypoxic condition similar to that of flooded soils was created in 50 L tanks, based on the oxygen diffusion capacity through vinyl plastic in contact with flooded soil. Each tank was filled with soil (Gley soil), five vinyl bags and then flooded. Rice plants of the genotypes IRGA 423 and IRGA 424 grown in the field were collected, the roots cut at the stem, washed and 1/3 of the leaves removed. Each bag was filled with 12 plants of each genotype and nutrient solution. After seven days, the new adventitious roots were used to determine the iron plaque and aerenchyma formation in the segments 0–2, 2–4 and 4– 6 cm from the root tips. The roots were exposed the solution of a flooded soil for 4 hours. The iron plaque was determined in the root segments after iron extraction with HCl 0.5 mol L-1. Porosity was determined in vacuum cycles applied with a syringe. The weight difference before and after vacuum treatment and water entrance was assumed as estimate of the magnitude of the aerenchyma of the roots. The method was tested with the production of new adventitious roots in vinyl bags under aerated and hypoxic conditions. Root porosity was higher in the hypoxic than in the aerated environment. Porosity was higher near plant base and as porosity increased, iron increased near the root surface, indicating the iron plaque as a parameter to estimate aerenchyma formation in rice roots. The tested root-growth method was efficient in eliminating O2 from the vinyl bags to study aerenchyma formation

Spatial variability of physical-chemical attributes of soil and its effects on cotton yield

No Brasil, a utilização de sensores de produtividade no algodoeiro é recente. A variabilidade de atributos físicos e químicos de solo abre a possibilidade de delimitar zonas homogêneas dentro da lavoura. Relações entre esses atributos e a produtividade do algodoeiro podem ser obtidas indicando o potencial da cultura em cada condição de solo. O objetivo deste trabalho foi estabelecer relações entre atributos de solo que determinem sua variabilidade espacial e que interferem na produtividade do algodoeiro. Foi conduzido um experimento em área de 56,1 ha, em Cristalina, GO, com a cultura do algodão. Amostragens de solo foram realizadas em uma grade regular de 80 x 80 m para avaliação dos atributos químicos e físicos e leituras contínuas de condutividade elétrica aparente (CEa). Os dados de produtividade do algodoeiro foram obtidos por colhedoras equipadas com sensor de fluxo, nas safras 2010/11 e 2011/12. A produtividade apresentou forte dependência espacial e possui correlação negativa com CEa, pH CaCl2; a CEa foi uma ferramenta adequada para identificação da variabilidade de acidez e de nutrientes no solo na condição estudada possibilitando delimitar zonas homogêneas, para o manejo de forma diferenciada.The use of cotton productivity sensors is recent in Brazil. Variability of physical and chemical properties of soil opens the possibility of delimiting homogeneous zones in crop fields. Relationships between these properties and cotton yield can be obtained, indicating the crop potential for each soil condition. The objective of this study was to establish relationships between soil attributes that have spatial variability and its interference in cotton yield. The experiment was carried out in 56.1 ha, in Cristalina, GO, with cotton. Soil samples were collected on a regular grid of 80 x 80 m for evaluation of chemical and physical attributes and apparent electrical conductivity of soil (ECa). The cotton yield was measured by machines equipped with flow sensor during 2010/11 and 2011/12 cropping seasons. Cotton yield showed strong spatial dependence and has negative correlation with ECa and pH CaCl2. The ECa was an useful tool to identify the variability of acidity and soil nutrients in this study, allowing to delimit homogeneous zones to a distinct management

Atributos de arroz irrigado alterados pela sodicidade do solo e pelo manejo do fertilizante potássico

Soils of the coastal plains of Rio Grande do Sul, Brazil, are affected by salinization, which can hamper the establishment and development of crops in general, including rice. The application of high doses of KCl may aggravate the crop damage, due to the high saline content of this fertilizer. This study aimed to evaluate the effect of K fertilizer management on some properties of rice plant, grown in soils with different sodicity levels, and determine which attribute is best related to yield. The field study was conducted in four Albaqualfs with exchangeable Na percentages of 5.6, 9.0, 21 and 32 %. The management of KCl fertilizer consisted of the application of 90 kg ha-1 K2O broadcast, 90 kg ha-1 K2O in the row and 45 kg ha-1 K2O in the row + 45 kg ha-1 K2O at panicle initiation (PI). Plant density, dry matter evolution, height, SPAD (Soil Plant Analysis Development value indicating relative chlorophyll contents) index, tiller mass, 1,000-grain weight, panicle length and grain yield were evaluated. The plant density was damaged by application of K fertilizer in the row, especially at full dose (90 kg ha-1), at three sodicity levels, resulting in loss in biomass accumulation in later stages, affecting the crop yield, even at the lowest level of soil sodicity (5.6 %). All properties were correlated with yield; the highest positive correlation was found with plant density and shoot dry matter at full flowering, and a negative correlation with panicle length.Os solos das planícies costeiras do Rio Grande do Sul estão sujeitos à salinização, o que pode prejudicar o estabelecimento e o desenvolvimento das culturas em geral, inclusive do arroz. A aplicação de altas doses de KCl pode agravar os danos às lavouras, devido ao elevado índice salino desse fertilizante. Este trabalho teve como objetivos avaliar o efeito do manejo do fertilizante potássico sobre alguns atributos de planta de arroz irrigado, cultivado em solos com diferentes níveis de sodicidade, e verificar qual dos atributos melhor se relaciona com o rendimento de grãos. O estudo foi realizado a campo, em Planossolos Háplicos com percentagens de Na trocável de 5,6, 9, 21 e 32 %. O manejo do fertilizante, na forma de KCl, consistiu da aplicação de 90 kg ha-1 de K2O a lanço; 90 kg ha-1 de K2O na linha de semeadura; e 45 kg ha-1 de K2O na linha de semeadura + 45 kg ha-1 de K2O na diferenciação do primórdio floral (DPF). Foram avaliados o estande, a evolução da massa seca da parte aérea, a estatura de planta, o índice SPAD, a massa de perfilhos, a massa de mil grãos, o comprimento de panículas e o rendimento de grãos. O estande de plantas foi prejudicado pela aplicação do fertilizante potássico na linha de semeadura, principalmente na dose integral (90 kg ha-1), em três níveis de sodicidade do solo, resultando em prejuízo no acúmulo de biomassa em fases posteriores, comprometendo assim o rendimento da cultura até mesmo no menor nível de sodicidade do solo: 5,6 %. Todos os atributos avaliados correlacionaram-se com a produtividade de grãos; a maior correlação positiva foi verificada com o estande de plantas e a massa da parte aérea seca no florescimento pleno, e a negativa, com o comprimento de panículas

Spatial variability of physical-chemical attributes of soil and its effects on cotton yield

No Brasil, a utilização de sensores de produtividade no algodoeiro é recente. A variabilidade de atributos físicos e químicos de solo abre a possibilidade de delimitar zonas homogêneas dentro da lavoura. Relações entre esses atributos e a produtividade do algodoeiro podem ser obtidas indicando o potencial da cultura em cada condição de solo. O objetivo deste trabalho foi estabelecer relações entre atributos de solo que determinem sua variabilidade espacial e que interferem na produtividade do algodoeiro. Foi conduzido um experimento em área de 56,1 ha, em Cristalina, GO, com a cultura do algodão. Amostragens de solo foram realizadas em uma grade regular de 80 x 80 m para avaliação dos atributos químicos e físicos e leituras contínuas de condutividade elétrica aparente (CEa). Os dados de produtividade do algodoeiro foram obtidos por colhedoras equipadas com sensor de fluxo, nas safras 2010/11 e 2011/12. A produtividade apresentou forte dependência espacial e possui correlação negativa com CEa, pH CaCl2; a CEa foi uma ferramenta adequada para identificação da variabilidade de acidez e de nutrientes no solo na condição estudada possibilitando delimitar zonas homogêneas, para o manejo de forma diferenciada.The use of cotton productivity sensors is recent in Brazil. Variability of physical and chemical properties of soil opens the possibility of delimiting homogeneous zones in crop fields. Relationships between these properties and cotton yield can be obtained, indicating the crop potential for each soil condition. The objective of this study was to establish relationships between soil attributes that have spatial variability and its interference in cotton yield. The experiment was carried out in 56.1 ha, in Cristalina, GO, with cotton. Soil samples were collected on a regular grid of 80 x 80 m for evaluation of chemical and physical attributes and apparent electrical conductivity of soil (ECa). The cotton yield was measured by machines equipped with flow sensor during 2010/11 and 2011/12 cropping seasons. Cotton yield showed strong spatial dependence and has negative correlation with ECa and pH CaCl2. The ECa was an useful tool to identify the variability of acidity and soil nutrients in this study, allowing to delimit homogeneous zones to a distinct management

Atributos de arroz irrigado alterados pela sodicidade do solo e pelo manejo do fertilizante potássico

Soils of the coastal plains of Rio Grande do Sul, Brazil, are affected by salinization, which can hamper the establishment and development of crops in general, including rice. The application of high doses of KCl may aggravate the crop damage, due to the high saline content of this fertilizer. This study aimed to evaluate the effect of K fertilizer management on some properties of rice plant, grown in soils with different sodicity levels, and determine which attribute is best related to yield. The field study was conducted in four Albaqualfs with exchangeable Na percentages of 5.6, 9.0, 21 and 32 %. The management of KCl fertilizer consisted of the application of 90 kg ha-1 K2O broadcast, 90 kg ha-1 K2O in the row and 45 kg ha-1 K2O in the row + 45 kg ha-1 K2O at panicle initiation (PI). Plant density, dry matter evolution, height, SPAD (Soil Plant Analysis Development value indicating relative chlorophyll contents) index, tiller mass, 1,000-grain weight, panicle length and grain yield were evaluated. The plant density was damaged by application of K fertilizer in the row, especially at full dose (90 kg ha-1), at three sodicity levels, resulting in loss in biomass accumulation in later stages, affecting the crop yield, even at the lowest level of soil sodicity (5.6 %). All properties were correlated with yield; the highest positive correlation was found with plant density and shoot dry matter at full flowering, and a negative correlation with panicle length.Os solos das planícies costeiras do Rio Grande do Sul estão sujeitos à salinização, o que pode prejudicar o estabelecimento e o desenvolvimento das culturas em geral, inclusive do arroz. A aplicação de altas doses de KCl pode agravar os danos às lavouras, devido ao elevado índice salino desse fertilizante. Este trabalho teve como objetivos avaliar o efeito do manejo do fertilizante potássico sobre alguns atributos de planta de arroz irrigado, cultivado em solos com diferentes níveis de sodicidade, e verificar qual dos atributos melhor se relaciona com o rendimento de grãos. O estudo foi realizado a campo, em Planossolos Háplicos com percentagens de Na trocável de 5,6, 9, 21 e 32 %. O manejo do fertilizante, na forma de KCl, consistiu da aplicação de 90 kg ha-1 de K2O a lanço; 90 kg ha-1 de K2O na linha de semeadura; e 45 kg ha-1 de K2O na linha de semeadura + 45 kg ha-1 de K2O na diferenciação do primórdio floral (DPF). Foram avaliados o estande, a evolução da massa seca da parte aérea, a estatura de planta, o índice SPAD, a massa de perfilhos, a massa de mil grãos, o comprimento de panículas e o rendimento de grãos. O estande de plantas foi prejudicado pela aplicação do fertilizante potássico na linha de semeadura, principalmente na dose integral (90 kg ha-1), em três níveis de sodicidade do solo, resultando em prejuízo no acúmulo de biomassa em fases posteriores, comprometendo assim o rendimento da cultura até mesmo no menor nível de sodicidade do solo: 5,6 %. Todos os atributos avaliados correlacionaram-se com a produtividade de grãos; a maior correlação positiva foi verificada com o estande de plantas e a massa da parte aérea seca no florescimento pleno, e a negativa, com o comprimento de panículas

Dinâmica de cátions em solos com diferentes níveis de salinidade, sob cultivo de arroz irrigado

Salinity levels in soils of the Outer Coastal Plain of Rio Grande do Sul, Brazil, can be high, due to excess of Na in the irrigation water, evapotranspiration and soil development from marine sediments. The cultivation of irrigated rice could be an alternative, since ion uptake as well as leaching by the establishment of a water layer could mitigate the effects of soil salinity. This study aimed to evaluate the dynamics of basic cations in the solution of Albaqualf soils with different salinity levels growing irrigated rice. The plow layer contained exchangeable Na percentages (ESP) of 5.6, 9.0, 21.2 and 32.7 %. The plant stand, dry matter, Na, K and Ca + Mg uptake at full flowering and grain yield were evaluated. The levels of Na, K, Ca + Mg and electrical conductivity (EC) in the soil solution were also measured weekly during the rice cycle at four soil depths, in the water layer and irrigation water. The Na, K and Ca + Mg uptake by rice at full flowering was used to estimate ion depletion from the layer under root influence. Soil salinity induced a reduction in the rice stand, especially in the soil with ESP of 32.7 %, resulting in lower cation uptake and very low yield at that site. As observed in the water layer and irrigation water, the Na, K, Ca + Mg and EC levels in the soil solution decreased with time at depths of 5, 10 and 20 cm, regardless of the original soil salinity, showing that cation dynamics in the plow layer was determined by leaching and root uptake, rather than by the effect of evapoconcentration of basic cations in the soil surface layer.Solos da Planície Costeira Externa do Rio Grande do Sul podem conter altos níveis de salinidade, devido à utilização de água para irrigação com excesso de Na, à evapotranspiração e à gênese dos solos originários de sedimentos marinhos. O cultivo do arroz irrigado pode ser uma alternativa na mitigação da salinidade do solo, tanto pela absorção de íons quanto pela lixiviação ocasionada pelo estabelecimento de uma lâmina de água. Este trabalho teve o objetivo de avaliar a dinâmica de cátions básicos na solução de solos com diferentes níveis de salinidade sob cultivo de arroz irrigado. O experimento foi conduzido em diferentes áreas com Planossolo Háplico, com percentagens de saturação de Na (PST) da camada de 0–20 cm de 5,6; 9,0; 21,2; e 32,7 %. Avaliaram-se o estande de plantas, a massa seca da parte aérea, a absorção de Na, K, Ca + Mg no florescimento pleno e o rendimento de grãos. Os teores de Na, K, Ca + Mg e a condutividade elétrica (CE) na solução do solo em quatro profundidades, na lâmina de água e na água de irrigação, foram mensurados semanalmente ao longo do ciclo do arroz irrigado. A absorção de Na, K e Ca + Mg pela cultura no florescimento pleno foi utilizada para estimação da retirada de íons da camada sob influência das raízes. A salinidade do solo causou redução do estande de plantas de arroz, sobretudo no solo com PST de 32,7 %, o que se refletiu em menor absorção de cátions e produtividade ínfima nesse local. Assim como observado na lâmina de água e na água de irrigação, os teores de Na, K, Ca + Mg e a CE da solução do solo nas profundidades de 5, 10 e 20 cm diminuíram com o desenvolvimento da cultura, independentemente da salinidade original do solo, demonstrando que a dinâmica de cátions na camada arável é determinada pela lixiviação e absorção radicular, em detrimento do efeito da evapoconcentração de bases na camada superficial do solo