Macro-Scale Spatial Modeling Reveals the Role of Soil Organic Matter Quality in CO2 Emissions

[Abstract] Carbon dioxide (CO2) emissions from agricultural soils result from the interaction of various factors that regulate the quantity and quality of organic material. Our objective was to assess changes in soil CO2 fluxes following the renewal of degraded pastures using FTIR spectroscopy and a machine learning approach. Additionally, we aimed to understand the spatial distribution of organic compounds obtained from FTIR spectra bands and their correlations with soil attributes. The study was conducted in Selvíria, Mato Grosso do Sul, Brazil, in two areas dedicated to extensive beef cattle farming. Geostatistical grids were established in the study areas to evaluate CO2 emissions, and soil sampling was performed for FTIR spectral analysis and other soil attributes. The semi-quantitative analysis of the CH vibrational region involved spectral deconvolution guided by the positions of the peaks obtained from the second derivative and Gaussian curve fitting. Our results indicate that the relative abundance of compounds related to peaks at 2853 cm−1 and 2923 cm−1 showed linear and spatial correlations with CO2 emissions. Pasture renewal, followed by sorghum cultivation intercropped with Urochloa brizantha, resulted in increased soil pH up to 5.6 and reduced concentrations of compounds related to the aliphatic CH band. This management practice also led to a decrease in CO2 emissions to a range of 0.94 to 0.97 μmol m−2 s−1. The CH2 index, calculated as the ratio of peaks at 2853 cm−1 and 2923 cm−1, exhibited similar changes and could serve as an indicator of soil organic matter loss and CO2 emissions in these systems. Our findings suggest that FTIR organic compounds are spatially dependent and coupled with a machine learning approach is sensitive to distinguish chemical changes in soil organic groups and predict soil CO2 emissions

Crop productivity and soil quality after fertilization with liquid swine manure

An unresolved question about the use of animal waste in agriculture is its effect on the physical and chemical attributes of soil, especially in commercial grain producing areas that have adopted direct seeding system (DSS). Aiming at contributing to the clarification of this question, we conducted a study in the mid-north region of the Mato Grosso state, Brazil, in a soybean and maize commercial area consolidated in DSS. Different doses of liquid swine manure (LSM) were applied and compared with NPK mineral fertilization. The aim of this study was to evaluate the physical and chemical quality of the soil and the productive potential of the soybean and maize crops under LSM doses and NPK fertilizer. Results indicated an increase in levels of K, P, Zn and Cu exchangeable with LSM fertilization of 80 m3.ha-1. Fertilizers with mineral NPK and LSM at 80 and 60 m3.ha-1, respectively, show soil porosity improvements and decreased soil penetration resistance. Moreover, the use of LSM also provided the highest increases in soybean and maize grain yield.Una pregunta no resuelta sobre el uso de los desechos animales en la agricultura es su efecto sobre los atributos físicos y químicos del suelo, especialmente en las áreas productoras de granos comerciales que han adoptado el sistema de siembra directa (DSS). Con el objetivo de contribuir a la aclaración de esta cuestión, se realizó un estudio en la región centro-norte del estado de Mato Grosso, Brasil, en un área comercial de soya y maíz consolidada en DSS. Se aplicaron diferentes dosis de estiércol líquido porcino (LSM) y se compararon con la fertilización mineral NPK. El objetivo de este estudio fue evaluar la calidad física y química del suelo y el potencial productivo de los cultivos de soya y maíz bajo dosis de LSM y fertilizante NPK. Los resultados indicaron un aumento en los niveles de K, P, Zn y Cu intercambiables con fertilización con LSM de 80 m3.ha-1. Los fertilizantes con NPK mineral y LSM a 80 y 60 m3.ha-1, respectivamente, muestran mejoras en la porosidad del suelo y una menor resistencia a la penetración del suelo. Además, el uso de LSM también proporcionó los mayores incrementos en el rendimiento de grano de soya y maíz.Uma das questões pouco esclarecidas sobre o uso de resíduos animais na agricultura, é seu efeito sobre os atributos físicos e químicos do solo, principalmente em áreas comerciais produtoras de grãos que adotam o sistema de semeadura direta (DSS). Visando contribuir com o esclarecimento desta questão, realizamos um estudo na região médio-norte do estado de Mato Grosso, Brasil, em uma área comercial de soja e milho consolidada em DSS. Aplicou-se diferentes doses de dejetos líquidos de suínos (LSM) e as comparou com adubação mineral NPK. O objetivo foi avaliar a qualidade física e química do solo e o potencial produtivo das culturas soja e milho sob as doses de LSM e NPK como fertilizantes. Os resultados indicaram aumento nos teores de K, P, Zn e Cu trocáveis com adubação de 80 m3 ha-1 de LSM. As adubações com fertilizante mineral NPK e LSM nas doses de 80 e 60 m3 ha-1 proporcionam melhorias na porosidade do solo e diminuíram a resistência do solo à penetração. O uso de LSM também proporcionou os maiores incrementos na produtividade de grãos de soja e de milho

Modos e doses de aplicação de inoculante na cultura da soja

A inoculação é considerada uma das práticas mais importante na cultura da soja. O objetivo do trabalho foi verificar o efeito de diferentes doses de inoculante com Bradyrhizobium japonicum sob diferentes modos de aplicação. O delineamento experimental utilizado foi em blocos casualizados completos (DBC) com 4 repetições em esquema experimental fatorial 4 x 3, totalizando 12 tratamentos. As doses foram: 0; 400; 800 e 1200 mL de inoculante 50 kg-1 de sementes ou mL ha-1 quando o inoculante foi aplicado na cobertura. Os três modos de aplicação foram: via semente (semeadura), via pulverização foliar no estádio em V2 e diretamente no solo com a adição de 50 g de gelatina bovina em 4,0 L água-1 no estádio V2. A cultivar semeada foi a LG 60174 IPRO. Os tratamentos feitos com a gelatina bovina e ágar foram os que obtiveram os melhores resultados em altura de plantas, diâmetro de caule, número de folhas, área foliar, teor de clorofila, e massa seca da parte aérea, apresentando as maiores médias no crescimento vegetativo das plantas. A aplicação via semente atingiu as maiores médias de número de nódulos e na massa seca de nódulos, devido principalmente à proximidade da bactéria com a semente. Acredita-se que as gelatinas possam ter mantido a umidade do solo mais alta

DOSES DE NITROGÊNIO E NÍVEIS DE IRRIGAÇÃO EM FEIJÃO MUNGO (Vigna radiata L.)

O consumo do feijão mungo-verde vem aumentando em muitas regiões brasileiras, principalmente na forma de ‘moyashi’, grão germinado, porém, pouco se sabe sobre a melhor forma de manejo desta cultura. O objetivo deste estudo foi determinar o desenvolvimento da cultivar Crystal sob diferentes níveis de estresse hídrico, com base na capacidade de campo (CC), sob aplicação ou não de nitrogênio (N) na forma de ureia, na dose de 30 kg ha-1. O experimento foi conduzido em vasos em ambiente controlado. O delineamento experimental foi em blocos casualizados completos (DBC) com quatro repetições, em esquema fatorial de 2x5. O primeiro fator com dois níveis, foi a aplicação ou não de nitrogênio (ureia) durante na semeadura na dose de 30kg ha-1 e o segundo fator cinco níveis de estresse hídrico: 25, 50, 70, 100 e 150% da CC, com turno de rega a cada três dias. Verificou-se que a aplicação de 30 kg ha-1 N, aumenta o crescimento vegetativo da planta, excluindo-se as raízes. A aplicação de N aumenta a coloração verde das folhas do feijão mungo-verde, porém ao se aumentar o suprimento de água ocorre redução da cor verde, assim como dos teores de nitrogênio foliares. O nível ótimo de água com base na CC é entre 50 e 70%

Agronomic biofortification with selenium impacts storage proteins in grains of upland rice

© 2019 Society of Chemical Industry BACKGROUND: Selenium (Se) is an essential element for humans and animals. Rice is one of the most commonly consumed cereals in the world, so the agronomic biofortification of cereals with Se may be a good strategy to increase the levels of daily intake of Se by the population. This study evaluated the agronomic biofortification of rice genotypes with Se and its effects on grain nutritional quality. Five rates of Se (0, 10, 25, 50, and 100 g ha−1) were applied as selenate via the soil to three rice genotypes under field conditions. RESULTS: Selenium concentrations in the leaves and polished grains increased linearly in response to Se application rates. A highly significant correlation was observed between the Se rates and the Se concentration in the leaves and grains, indicating high translocation of Se. The application of Se also increased the concentration of albumin, globulin, prolamin, and glutelin in polished grains. CONCLUSION: Biofortifying rice genotypes using 25 g Se ha−1 could increase the average daily Se intake from 4.64 to 66 μg day−1. Considering that the recommended daily intake of Se by adults is 55 μg day−1, this agronomic strategy could contribute to alleviating widespread Se malnutrition. © 2019 Society of Chemical Industry

DESENVOLVIMENTO DE CULTIVARES DE SOJA APÓS INOCULAÇÃO DE ESTIRPES DE Bacillus subtilis

O uso de bactérias diasotróficas na agricultura pode promover incrementos de produtividade das culturas. Este estudo teve por objetivo avaliar o efeito de diferentes concentrações de inoculantes a base de rizobactérias Bacillus subtilis no desenvolvimento inicial da cultura soja. Foram conduzidos dois experimentos com variedades comerciais de soja, M8210 e TMG132, avaliadas aos 15, 30 e 45 dias após semeadura (DAS). Em cada experimento, aplicou-se dois produtos no tratamento de sementes, um contendo a bactéria Bacillus subtilis estirpe pant001 nas concentrações de 0, 2, 4, 6 e 8 mL kg-1, e o tratamento adicional com um fungicida protetor comercial, que também possui Bacillus subtilis estirpe QST713 na sua formulação, na dose recomendada de 2 mL kg-1. Avaliou-se o índice Spad de clorofila de folhas do terço superior, médio e inferior do dossel aos 15, 30 e 45 DAS, a altura de plantas, fitomassa fresca e seca da parte aérea das plantas, fitomassa fresca e seca de raízes e volume de raízes aos 30 e 45 DAS. Os resultados indicaram aumento do índice Spad de clorofila das folhas de ambas as variedades com aumento das doses de Bacillus subtillis pant001, porém a inoculação não surtiu efeito sobre os atributos da parte aérea das plantas. Na variedade TMG132, houve incrementos na massa fresca de parte aérea após os 30 DAS e volume de raízes aos 45 DAS.Palavras-chave: Glycine max L., rizobactérias, tratamento de sementes. DEVELOPMENT OF SOYBEAN CULTIVARS AFTER INOCULATION WITH STRAINS OF Bacillus subtilis ABSTRACT: Diasotrophic bacteria in agriculture can promote increases in crop productivity. This study aimed to evaluate the effect of different concentrations of Bacillus subtilis rhizobacteria inoculants on the initial development of two soybean cultivars. Two experiments were conducted with commercial soybean varieties, M8210 and TMG132, evaluated at 15, 30 and 45 days after sowing (DAS). In each experiment, two products were applied in the treatment of seeds, a Bacillus subtilis strain pant001 at concentrations of 0, 2, 4, 6 and 8 mL kg-1, and the additional treatment with a commercial protective fungicide, which also has Bacillus subtilis strain QST713 in its formulation at the recommended dose of 2 mL kg-1. The leaf chlorophyll content index of the upper, middle and lower canopy was evaluated at 15, 30 and 45 DAS, height of plants, fresh and dry mass of the aerial part of the plants, fresh and dry root mass and volume roots at 30 and 45 DAS. The results indicated an increase in the Spad index of leaf chlorophyll of both varieties with increasing doses of Bacillus subtillis pant001, but the inoculation had no effect on the attributes of the aerial part of the plants. In the TMG132 variety, there was an increase in fresh shoot mass after 30 DAS and root volume at 45 DAS.Keywords: Glycine max L., rhizobacteria, seed treatment

DESENVOLVIMENTO DE CULTIVARES DE SOJA APÓS INOCULAÇÃO DE ESTIRPES DE Bacillus subtilis

O uso de bactérias diasotróficas na agricultura pode promover incrementos de produtividade das culturas. Este estudo teve por objetivo avaliar o efeito de diferentes concentrações de inoculantes a base de rizobactérias Bacillus subtilis no desenvolvimento inicial da cultura soja. Foram conduzidos dois experimentos com variedades comerciais de soja, M8210 e TMG132, avaliadas aos 15, 30 e 45 dias após semeadura (DAS). Em cada experimento, aplicou-se dois produtos no tratamento de sementes, um contendo a bactéria Bacillus subtilis estirpe pant001 nas concentrações de 0, 2, 4, 6 e 8 mL kg-1, e o tratamento adicional com um fungicida protetor comercial, que também possui Bacillus subtilis estirpe QST713 na sua formulação, na dose recomendada de 2 mL kg-1. Avaliou-se o índice Spad de clorofila de folhas do terço superior, médio e inferior do dossel aos 15, 30 e 45 DAS, a altura de plantas, fitomassa fresca e seca da parte aérea das plantas, fitomassa fresca e seca de raízes e volume de raízes aos 30 e 45 DAS. Os resultados indicaram aumento do índice Spad de clorofila das folhas de ambas as variedades com aumento das doses de Bacillus subtillis pant001, porém a inoculação não surtiu efeito sobre os atributos da parte aérea das plantas. Na variedade TMG132, houve incrementos na massa fresca de parte aérea após os 30 DAS e volume de raízes aos 45 DAS.Palavras-chave: Glycine max L., rizobactérias, tratamento de sementes. DEVELOPMENT OF SOYBEAN CULTIVARS AFTER INOCULATION WITH STRAINS OF Bacillus subtilis ABSTRACT: Diasotrophic bacteria in agriculture can promote increases in crop productivity. This study aimed to evaluate the effect of different concentrations of Bacillus subtilis rhizobacteria inoculants on the initial development of two soybean cultivars. Two experiments were conducted with commercial soybean varieties, M8210 and TMG132, evaluated at 15, 30 and 45 days after sowing (DAS). In each experiment, two products were applied in the treatment of seeds, a Bacillus subtilis strain pant001 at concentrations of 0, 2, 4, 6 and 8 mL kg-1, and the additional treatment with a commercial protective fungicide, which also has Bacillus subtilis strain QST713 in its formulation at the recommended dose of 2 mL kg-1. The leaf chlorophyll content index of the upper, middle and lower canopy was evaluated at 15, 30 and 45 DAS, height of plants, fresh and dry mass of the aerial part of the plants, fresh and dry root mass and volume roots at 30 and 45 DAS. The results indicated an increase in the Spad index of leaf chlorophyll of both varieties with increasing doses of Bacillus subtillis pant001, but the inoculation had no effect on the attributes of the aerial part of the plants. In the TMG132 variety, there was an increase in fresh shoot mass after 30 DAS and root volume at 45 DAS.Keywords: Glycine max L., rhizobacteria, seed treatment

DESEMPENHO DE CULTIVARES DE FEIJOEIRO IRRIGADO NO ECÓTONO CERRADO-AMAZÔNIA

O uso da irrigação por pivô central favorece o cultivo do feijoeiro de terceira safra, contudo, limitações à produtividade são observadas quando cultivados em sistema de semeadura direta, sendo a compactação superficial, incidência de nematoides e variabilidade espacial vertical e horizontal dos nutrientes do solo os principais fatores limitantes deste sistema. O objetivo do estudo foi avaliar o desempenho de cultivares de feijoeiro irrigado em terceira safra, cultivados em sistema de semeadura direta e sua correlação com a fertilidade do solo e incidência de nematoides na região de ecótono Cerrado-Amazônia. O experimento foi desenvolvido no município de Sorriso-MT em um Latossolo Vermelho-Amarelo Distrófico. Os tratamentos foram constituídos por quatro cultivares de feijão, sendo eles: BRS Estilo, BRS Notável, BRS Ametista e BRS Pérola, em uma área total de 9900 m2, onde se determinou através de 83 pontos amostrais georreferenciados os atributos de planta e atributos químicos do solo. Os procedimentos estatísticos utilizados foram: análise descritiva dos dados, análise geoestatística e comparação de médias pelo método “bootstrap”. A maioria dos atributos apresentaram moderada à alta dependência espacial, com elevada variabilidade espacial. O aumento dos teores de potássio gerou incrementos na produtividade, enquanto que o aumento da incidência de nematoides, acidez potencial e saturação de alumínio no solo resultaram em redução. A maior produtividade observada foi da cultivar BRS Pérola, indicando boa aptidão para cultivo nesta região.Palavras-chave: Phaseolus vulgaris L., fertilidade do solo, nematóide, geoestatística. PERFORMANCE OF IRRIGATED BEAN CULTIVARS IN THE CERRADO-AMAZONIAN ECOTONE ABSTRACT: The use of central pivot irrigation favors third-crop bean cultivation, however, productivity limitations are observed when cultivated in a no-tillage system, with surface compaction, nematode incidence and vertical and horizontal spatial variability of soil nutrients, main limiting factors of this system. The objective of this study was evaluate the performance of third-crop irrigated bean cultivars grown under no-tillage system and the correlation with soil fertility and nematode incidence in the Cerrado-Amazonian ecotone region. The experiment was developed in the Sorriso-MT county in a Dystrophic Red Yellow Latosol. The treatments consisted of four bean cultivars: BRS Estilo, BRS Notável, BRS Ametista and BRS Pérola, in a total area of 9900 m2, where soil chemical and plant attributes were determined through 83 georeferenced sampling points. The statistical procedures used were: descriptive analysis of the data, geostatistical analysis and comparison of means by the “bootstrap” method. Most of the attributes presented moderate to high spatial dependence, with high spatial variability. The increase of potassium contents generated increases in productivity, while the increase in the incidence of nematodes, potential acidity and aluminum saturation in the soil resulted in a reduction. The highest productivity observed was of the cultivar BRS Pérola, indicating good aptitude for cultivation in this region.Keywords: Phaseolus vulgaris L., soil fertility, nematode, geoestatistics

DESEMPENHO DE CULTIVARES DE FEIJOEIRO IRRIGADO NO ECÓTONO CERRADO-AMAZÔNIA

O uso da irrigação por pivô central favorece o cultivo do feijoeiro de terceira safra, contudo, limitações à produtividade são observadas quando cultivados em sistema de semeadura direta, sendo a compactação superficial, incidência de nematoides e variabilidade espacial vertical e horizontal dos nutrientes do solo os principais fatores limitantes deste sistema. O objetivo do estudo foi avaliar o desempenho de cultivares de feijoeiro irrigado em terceira safra, cultivados em sistema de semeadura direta e sua correlação com a fertilidade do solo e incidência de nematoides na região de ecótono Cerrado-Amazônia. O experimento foi desenvolvido no município de Sorriso-MT em um Latossolo Vermelho-Amarelo Distrófico. Os tratamentos foram constituídos por quatro cultivares de feijão, sendo eles: BRS Estilo, BRS Notável, BRS Ametista e BRS Pérola, em uma área total de 9900 m2, onde se determinou através de 83 pontos amostrais georreferenciados os atributos de planta e atributos químicos do solo. Os procedimentos estatísticos utilizados foram: análise descritiva dos dados, análise geoestatística e comparação de médias pelo método “bootstrap”. A maioria dos atributos apresentaram moderada à alta dependência espacial, com elevada variabilidade espacial. O aumento dos teores de potássio gerou incrementos na produtividade, enquanto que o aumento da incidência de nematoides, acidez potencial e saturação de alumínio no solo resultaram em redução. A maior produtividade observada foi da cultivar BRS Pérola, indicando boa aptidão para cultivo nesta região.Palavras-chave: Phaseolus vulgaris L., fertilidade do solo, nematóide, geoestatística. PERFORMANCE OF IRRIGATED BEAN CULTIVARS IN THE CERRADO-AMAZONIAN ECOTONE ABSTRACT: The use of central pivot irrigation favors third-crop bean cultivation, however, productivity limitations are observed when cultivated in a no-tillage system, with surface compaction, nematode incidence and vertical and horizontal spatial variability of soil nutrients, main limiting factors of this system. The objective of this study was evaluate the performance of third-crop irrigated bean cultivars grown under no-tillage system and the correlation with soil fertility and nematode incidence in the Cerrado-Amazonian ecotone region. The experiment was developed in the Sorriso-MT county in a Dystrophic Red Yellow Latosol. The treatments consisted of four bean cultivars: BRS Estilo, BRS Notável, BRS Ametista and BRS Pérola, in a total area of 9900 m2, where soil chemical and plant attributes were determined through 83 georeferenced sampling points. The statistical procedures used were: descriptive analysis of the data, geostatistical analysis and comparison of means by the “bootstrap” method. Most of the attributes presented moderate to high spatial dependence, with high spatial variability. The increase of potassium contents generated increases in productivity, while the increase in the incidence of nematodes, potential acidity and aluminum saturation in the soil resulted in a reduction. The highest productivity observed was of the cultivar BRS Pérola, indicating good aptitude for cultivation in this region.Keywords: Phaseolus vulgaris L., soil fertility, nematode, geoestatistics

Crop productivity and soil quality after fertilization with liquid swine manure

An unresolved question about the use of animal waste in agriculture is its effect on the physical and chemical attributes of soil, especially in commercial grain producing areas that have adopted direct seeding system (DSS). Aiming at contributing to the clarification of this question, we conducted a study in the mid-north region of the Mato Grosso state, Brazil, in a soybean and maize commercial area consolidated in DSS. Different doses of liquid swine manure (LSM) were applied and compared with NPK mineral fertilization. The aim of this study was to evaluate the physical and chemical quality of the soil and the productive potential of the soybean and maize crops under LSM doses and NPK fertilizer. Results indicated an increase in levels of K, P, Zn and Cu exchangeable with LSM fertilization of 80 m3.ha-1. Fertilizers with mineral NPK and LSM at 80 and 60 m3.ha-1, respectively, show soil porosity improvements and decreased soil penetration resistance. Moreover, the use of LSM also provided the highest increases in soybean and maize grain yield