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Biological nitrogen fixation by legumes and n uptake by coffee plants
(Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, 2017) Mendonça, Eduardo de Sá; Lima, Paulo Cesar de; Guimarães, Gabriel Pinto; Moura, Waldenia de Melo; Andrade, Felipe Vaz
Green manures are an alternative for substituting or supplementing mineral nitrogen fertilizers. The aim of this study was to quantify biological N fixation (BNF) and the N contribution derived from BNF (N-BNF) to N levels in leaves of coffee intercropped with legumes grown on four family farms located in the mountainous region of the Atlantic Forest Biome in the state of Minas Gerais, Brazil. The following green manures were evaluated: pinto peanuts (Arachis pintoi), calopo (Calopogonium mucunoides), crotalaria (Crotalaria spectabilis), Brazilian stylo (Stylosanthes guianensis), pigeon pea (Cajanus cajan), lablab beans (Dolichos lablab), and velvet beans (Stizolobium deeringianum), and spontaneous plants. The experimental design was randomized blocks with a 4 × 8 factorial arrangement (four agricultural properties and eight green manures), and four replications. One hundred grams of fresh matter of each green manure plant were dried in an oven to obtain the dry matter. We then performed chemical and biochemical characterizations and determined the levels of 15 N and 14 N, which were used to quantify BNF through the 15 N (δ 15 N) natural abundance technique. The legumes C. mucunoides, S. guianensis, C. cajan, and D. lablab had the highest rates of BNF, at 46.1, 45.9, 44.4, and 42.9 %, respectively. C. cajan was the legume that contributed the largest amount of N (44.42 kg ha -1 ) via BNF.C. cajan, C. spectabilis, and C. mucunoides transferred 55.8, 48.8, and 48.1 %, respectively, of the N from biological fixation to the coffee plants. The use of legumes intercropped with coffee plants is important in supplying N, as well as in transferring N derived from BNF to nutrition of the coffee plants.
Erosão hídrica e compartimentos da matéria orgânica do solo em sistemas cafeeiros conservacionistas e convencionais
(Editora UFLA, 2015-07) Guimarães, Gabriel Pinto; Andrade, Klinger Chaves de; Mendonça, Eduardo de Sá
Objetivou-se, neste trabalho, avaliar as perdas de solo, água, carbono (C) e nitrogênio (N) e os compartimentos da matéria orgânica do solo (MOS), em sistemas cafeeiros pertencentes ao bioma Mata Atlântica, do sul do Espírito Santo. Foram avaliados quatro agroecossistemas de café: conservacionista 1(Csv1), conservacionista 2 (Csv2), convencional 1 (Conv1), convencional 2 (Conv2) e uma área de Mata Atlântica (Mata). As avaliações das perdas pela erosão hídrica, sob condição de chuva natural, foram realizadas de julho a dezembro de 2012 e 2013. Amostras de solo foram coletadas nas profundidades de 0-10 e 10-20 cm para avaliação dos teores de COT, NT e dos compartimentos da MOS. Os resultados mostraram que a precipitação de 540,8 mm, ocorrida durante os 6 meses de avaliação em 2012, promoveu perdas de água em1110, 2740, 6270 e 5930 mm ha -1 para o Csv1, Csv2, Conv1 e Conv2, respectivamente, já as perdas de solo para esses respectivos sistemas foram de 2,87; 2,85; 152,13 e 21,17 Kg ha -1 . Para precipitação de 669,4 mm, ocorrida durante julho a dezembro de 2013, as perdas totais de água foram de 203, 2900, 4750, 6270 e 8620 mm ha -1 para Mata, Csv1, Csv2, Conv1, Conv2, respectivamente. Sistemas convencionais apresentaram perda média total de 3363 g ha -1 de C e 282 g ha -1 de N, presente no solo erodido de 2012. Os sistemas conservacionistas apresentaram teores de C no compartimento biomassa microbiana 253 vezes superior, em relação aos sistemas convencionais na profundidade 0-10 cm.
Estoques de carbono e nitrogênio e densidade do solo em sistemas de adubação orgânica de café conilon
(Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, 2015-09) Silva, Victor Maurício da; Teixeira, Alex Fabian Rabelo; Souza, Jacimar Luis de; Guimarães, Gabriel Pinto; Benassi, Antônio Carlos; Mendonça, Eduardo de Sá
A produção de café conilon em sistemas de manejo orgânico tem aumentado no Estado do Espírito Santo. Porém, faltam informações sobre o impacto desse manejo sobre os estoques de carbono e nitrogênio do solo. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da adubação orgânica sobre os estoques de C e N e a densidade do solo (Ds) em agrossistema de café conilon. O experimento foi implantado em lavoura localizada no município de Linhares, ES, no delineamento em blocos casualizados com distribuição fatorial 2 × 2 × 5, com três repetições, sendo os fatores: dois compostos orgânicos; presença e ausência da leguminosa feijão-de-porco nas entrelinhas; e cinco proporções de cada composto em substituição à adubação mineral recomendada (0; 25; 50; 75; e 100 %). Cada repetição foi formada por amostragem de solo sob a copa de uma planta em parcela com 30 cafeeiros. Os compostos foram: composto 1, preparado com capim-elefante e palha de café na proporção 1:1 (v:v); e composto 2, preparado com capim-elefante, palha de café e cama de frango na proporção 2:1:1 (v:v:v). As coletas de solo foram realizadas 240 dias após a adubação (240DAPA) do 1o ano agrícola e aos 30 dias após a 1a etapa da adubação (30DAPA) do 2o ano agrícola. O uso de composto na adubação do cafeeiro acarretou redução da Ds de aproximadamente 13 %. O incremento das proporções de compostos na adubação aumentou o teor e o estoque de C e N do solo aos 30DAPA do 2o ano agrícola. Houve acréscimos de 11 e 0,4 Mg ha -1 para o estoque de C e N, respectivamente, para cafeeiros adubados com 100 % de composto 1, em relação à adubação mineral. A adubação com composto é alternativa para aumentar os estoques de C e N no agrossistema de conilon.
Impactos de sistemas de manejo do cafeeiro sobre a matéria orgânica e atributos físicos do solo no território do Caparaó-ES
(Universidade Federal do Espírito Santo, 2012-07-12) Guimarães, Gabriel Pinto; Mendonça, Eduardo de Sá
Pesquisas avaliando o impacto de diferentes sistemas de manejo do cafeeiro são essenciais para determinação da qualidade química e física do solo. Partindo da hipótese que o maior aporte de matéria orgânica melhora a qualidade química e física do solo, a presente pesquisa teve por objetivo avaliar o impacto de sistemas de produção de cafeeiro orgânico e orgânico arborizado nas diferentes frações da MOS, estoques de COT e NT e atributos físicos em dois Latossolo Vermelho- Amarelo Distrófico argiloso do Território do Caparaó- Espírito Santo. Na propriedade 1, localizada no distrito de Santa Clara, município de Iúna, foram avaliados os seguintes sistema: mata primária (MP1), café orgânico (ORG1) e café convencional (CON1). A propriedade 2, localizada no município Irupi, os sistemas avaliados foram: mata secundária (MS2), café orgânico consorciado com ingá (ORG/IN2), café orgânico consorciado com ingá e leucena (ORG/IN/LE2), café orgânico consorciado com cedro (ORG/CED2) e café convencional (CON2). As amostras de solo foram coletadas na projeção da copa nas profundidades 0-10, 10-20, 20-40, 40-60 e 60-100 cm. O COT e estoque de C refletiram o histórico de manejo em relação às áreas de mata, com maior impacto na camada 0-10 cm. Nesta profundidade, para a propriedade 1, as reduções no COT em relação a mata primária foram de 34 e 55 % respectivamente para cafeeiro orgânico e cafeeiro convencional, para a propriedade 2, as reduções no COT em relação a mata secundária foram de 23% para cafeeiros orgânicos consorciados e 35% para cafeeiro convencional. No entanto, os manejos orgânicos aumentaram em 45 % na propriedade 1 e 35% na propriedade 2 o teor de COT em relação ao cafeeiro convencional na camada 0-10 cm. Para o NT, as reduções médias em relação à mata primária foram de 45 e 55 % respectivamente para cafeeiro orgânico e cafeeiro convencional na profundidade 0-10 cm. Na propriedade 2, não ocorreu diferença entre sistemas cafeeiros e mata, no entanto, os sistemas orgânicos apresentaram teores e estoques superiores que o cafeeiro convencional em todas as profundidades,sendo de 51% o aumento do teor de NT na camada 0- 10 cm. Os estoques de C acumulado foram reduzidos nos sistemas cafeeiros em 28,6% e 17,4 % respectivamente em relação às matas primária e secundária. Os estoques de N tenderam a acompanhar os estoques de C na propriedade 1, no entanto, os consórcios com cafeeiros orgânicos apresentaram estoques de N próximos ao da mata secundária e superiores que o cafeeiro convencional. O manejo do café acarretou redução nos diferentes compartimentos de C estudados. As áreas de mata apresentaram melhor qualidade física do solo em relação aos sistemas cafeeiros, no entanto os sistemas orgânicos apresentaram melhoria na qualidade física do solo em relação ao manejo convencional, refletido pelos maiores valores de grau de floculação, agregação, umidade e menor resistência do solo à penetração.
Inibidores de urease, serapilheira e adensamento do cafeeiro arábica: relações com a matéria orgânica do solo
(Universidade Federal do Espírito Santo, 2018-03-27) Guimarães, Gabriel Pinto; Mendonça, Eduardo de Sá
O uso de tecnologias nas lavouras cafeeiras deve proporcionar melhorias nas condições de manejo, auxiliar na produção vegetal e promover qualidade ao solo e meio ambiente. Neste sentido, as tecnologias fertilizantes inibidores de urease, serapilheira foliar cafeeira e o adensamento cafeeiro foram avaliados atendendo a problemáticas no manejo das lavouras de cafeicultores de arábica familiares do Território do Caparaó-ES. O capítulo 1 teve por objetivo verificar o potencial dos inibidores de urease quanto à redução da volatilização NH3 e emissão de CO2 do solo, bem como avaliar a atividade da enzima urease do solo e a influência dos inibiores de urease sobre a matéria orgânica do solo. Os inibidores de urease NBPT e Cu+B mostraram ser promissores na redução da volatilização da NH3 , principalmente o NBPT que volatilizou, em função das doses avaliadas, de 1,4 a 5,6 % do total de N aplicado. O efluxo de CO2 seguiu a ordem: Ureia> Ureia+Cu+B > Ureia+NBPT. De modo semelhante, os inibidores de urease reduziram a atividade da enzima urease do solo, sendo a ureia comum, o tratamento que proporcionou maior atividade da enzima. Apesar das fontes e doses de N não influenciarem os teores de C orgânico do solo, verificou-se redução de 5,1 % no seu teor médio dos 16 para os 32 dias, ou seja, um curto período de tempo tem promovido redução na matéria orgânica do solo. O capítulo 2 teve por objetivo verificar o efeito da associação de inibidores de urease e serapilheira sobre a volatilização da amônia e emissão de CO2 , bem como a taxa de decomposição e liberação de nutrientes da serapilheira e seu efeito na matéria orgânica do solo. A ordem de volatilização da NH3 e emissão de CO2 foi: Ureia> Ureia+Cu+B > Ureia+NBPT. Contudo, o aumento dos níveis de serapilheira proporciona menor emissão de NH3 , porém, maior emissão de CO2 . No nível equivalente a 4,5 Mg ha -1 de serapilheira e após 64 dias de decomposição, a quantidade liberada de C, N, P, K, Ca e Mg foi equivalente a 547,1; 49,0; 1,28; 17,4; 18,2 e 5,0 kg ha -1 , respectivamente. Fontes de N e doses de serapilheira não influenciaram no teor de C orgânico total e N total do solo, entretanto, dos 16 aos 64 dias após a aplicação da serapilheira ocorreu redução nos seus teores em 15,4 e 21,1 %, respectivamente. O capítulo 3 teve por objetivo avaliar o efeito dos inibidores de urease juntamente com a serapilheira foliar cafeeira sobre os parâmetros biométricos, teor e acúmulo de N, atividade da urease foliar e % de clorofila no desenvolvimento inicial do cafeeiro IAC 144. Independente da fonte de N avaliada, a dose de 1,2 g vaso -1 de N foi suficiente para proporcionar altura da planta, diâmetro do caule, número de nós, pares de folhas, ramos plagiotrópicos e massa seca igual ou superior às demais doses. Maiores teores de N foliar foram proporcionados pelos inibidores de urease impactando também, em maior atividade da enzima urease na folha. A utilização de serapilheira no plantio do cafeeiro proporcionou redução de 9,1; 3,3; 10,5 e 19,3 % na altura, número de nós, diâmetro do caule e número de ramos plagiotrópicos, respectivamente, e reduziu a produção de massa seca e o acúmulo de N na parte aérea. Fontes, doses de N e a serapilheira não influenciaram os teores de clorofila, entretanto, aumento dos teores de clorofila foi verificado ao longo do tempo após a adubação nitrogenada. Já em condições de campo, o capítulo 4 da tese teve por objetivo determinar a influência do adensamento da lavoura cafeeira sobre os teores e estoques de COT e NT do solo, C e N da biomassa microbiana, matéria orgânica leve, labilidade da matéria orgânica do solo, as substâncias húmicas, densidade, porosidade e as emissões de CO2 , temperatura e umidade do solo na região montanhosa do Território do Caparaó - Espírito Santo. O manejo cafeeiro adensado (8333 plantas ha-1) proporcionou aumento da matéria orgânica leve (MOL) e carbono da matéria orgânica leve (CMOL), menor densidade do solo, maior macroporosidade e porosidade total em relação ao cafeeiro convencional (3105 plantas ha-1). Épocas quentes e úmidas do ano favorecem as emissões de CO2 do solo, no entanto, o manejo do cafeeiro sob sistema adensado proporcionou menores emissões de CO2 do solo.
Nutrient release from green manure under different sun-exposed faces
(Editora UFLA, 2018-04) Mendonça, Eduardo de Sá; Moura, Waldenia de Melo; Guimarães, Gabriel Pinto; Burak, Diego Lang
The evaluation of the decomposition of plant residues added to the soil for green manures allows better understanding of the nutrient supply for coffee. The aim of this study was to determine the decomposition constant (κ), the half- lifetime (t 1/2 ) and the nutrient release from legumes and spontaneous plant under two environmental conditions of sun-exposure in the Zona da Mata of Minas Gerais state. The experimental unit located in Araponga has northwest sun-exposure face and the experimental unit located in Pedra Dourada has the south sun-exposure face. The experimental design was a randomized block in a 2 x 8 x 6 factorial (two environments facing sun-exposure, 8 green manures and 6 residue decomposition assessment times), with four replicates. The results showed that κ and t 1/2 of the evaluated green manures did not differ between the northwestern face (highest altitude, temperature and incident light) and the south face (lower altitude, temperature and incident light). The κ difference obtained between all green manures was due to its chemical and biochemical composition. At the end of the evaluation period of 240 days an average of 62,3 and 63,1% N; 99,4 and 99,5% P and 92,8 and 93,3% K were released from the green manures of the northwest and south faces respectively. The most promising legume in the total nutrients release on the northwest face was D. lablab with 74,6; 10,9 and 69,0 kg ha-1 of N, P and K, respectively. To the south face the most promising legume was C. spectabilis with 69,1; 10,4 and 47,9 kg ha-1 of N, P and K, respectively.
Qualidade da matéria orgânica de solos sob cultivo de café consórciado com adubos verdes
(Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, 2013-11) Coelho, Marino Salgarello; Mendonça, Eduardo de Sá; Lima, Paulo César de; Guimarães, Gabriel Pinto; Cardoso, Irene Maria
O aporte de resíduos orgânicos, associado ao processo de humificação, promove melhoria dos atributos do solo e garante ao agricultor a manutenção do sistema produtivo. As leguminosas visam, além do fornecimento de nutrientes para o café, melhorar a qualidade da matéria orgânica do solo com a formação das substâncias húmicas. O objetivo deste trabalho foi avaliar o impacto do uso de leguminosas, como adubo verde, na qualidade das substâncias húmicas em solos sob café em duas condições edafoclimáticas na Zona da Mata de Minas Gerais. Foram cultivados amendoim forrageiro, calopogônio, estilosantes, mucuna e espécies espontâneas durante quatro anos, em duas propriedades de agricultores familiares. Após quatro anos, realizaram-se a coleta de solo, extração e purificação das SH para obtenção dos ácidos fúlvicos (AFs) e húmicos (AHs). Foram realizadas análise elementar (CHNO), UV-visível, infravermelho e termogravimetria do material purificado. Os resultados evidenciaram que os AHs possuem maior peso molecular, hidrofobicidade, condensação, e compostos aromáticos com maior teor de C, conferindo maior estabilidade estrutural em relação aos AFs. O ambiente voltado para a face sul, com menor incidência de luz, menor temperatura e maior umidade, possui substâncias húmicas estruturalmente mais estáveis e resistentes à degradação do que as extraídas de solo voltado para o noroeste. O tratamento com calopogônio apresentou baixo teor de C e elevado teor de O na composição dos AFs, caracterizando compostos de menor estabilidade estrutural em relação aos AFs, sob os tratamentos com estilosantes, mucuna e espontâneas. Nos AHs, o uso das leguminosas apresentaram resultados semelhantes.
Soil aggregation and organic carbon of oxisols under coffee in agroforestry systems
(Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, 2014-01) Guimarães, Gabriel Pinto; Mendonça, Eduardo de Sá; Passos, Renato Ribeiro; Andrade, Felipe Vaz
Intensive land use can lead to a loss of soil physical quality with negative impacts on soil aggregates, resistance to root penetration, porosity, and bulk density. Organic and agroforestry management systems can represent sustainable, well- balanced alternatives in the agroecosystem for promoting a greater input of organic matter than the conventional system. Based on the hypothesis that an increased input of organic matter improves soil physical quality, this study aimed to evaluate the impact of coffee production systems on soil physical properties in two Red- Yellow Oxisols (Latossolos Vermelho-Amarelos) in the region of Caparaó, Espirito Santo, Brazil. On Farm 1, we evaluated the following systems: primary forest (Pf1), organic coffee (Org1) and conventional coffee (Con1). On Farm 2, we evaluated: secondary forest (Sf2), organic coffee intercropped with inga (Org/In2), organic coffee intercropped with leucaena and inga (Org/In/Le2), organic coffee intercropped with cedar (Org/Ced2) and unshaded conventional coffee (Con2). Soil samples were collected under the tree canopy from the 0-10, 10-20 and 20-40 cm soil layers. Under organic and agroforestry coffee management, soil aggregation was higher than under conventional coffee. In the agroforestry system, the degree of soil flocculation was 24 % higher, soil moisture was 80 % higher, and soil resistance to penetration was lower than in soil under conventional coffee management. The macroaggregates in the organic systems, Org/In2, Org/In/ Le2, and Org/Ced2 contained, on average, 29.1, 40.1 and 34.7 g kg -1 organic carbon, respectively. These levels are higher than those found in the unshaded conventional system (Con2), with 20.2 g kg -1 .
Stocks and oxidizable fractions of soil organic matter under organic coffee agroforestry systems
(Editora UFLA, 2014-01) Guimarães, Gabriel Pinto; Mendonça, Eduardo de Sá; Passos, Renato Ribeiro; Andrade, Felipe Vaz
Research evaluating the impact of different management systems coffee are essential for determining soil quality. The objective of this study was to evaluate the impact of production systems for organic coffee and agroforestry on stocks of carbon, nitrogen and organic matter quality in two farms in the region Caparaó- Espírito Santo- Brazil. In farm 1 systems were evaluated primary forest, organic coffee and conventional coffee. In farm 2 systems were evaluated secondary forest, organic coffee intercropped with inga, organic coffee intercropped with leucaena and inga, organic coffee intercropped cedar and conventional coffee full sun. Soil samples were collected in canopy projection coffee in the depths 0-10, 10-20, 20-40, 40-60 and 60-100 cm. The C and N stock reflected the management history in relation to forest areas, with the greatest impact in the 0-10 cm. This depth, to the farm 1, the conventional coffee obtained reductions of 27.3 % and 14.9 % respectively in C and N stocks in relation to organic coffee. For farm 2, reductions in C and N stocks the coffee conventional full sun in relation to agroforestry coffee were 22.1 % and 31.4 %, respectively. The C stocks accumulated were reduced in coffee systems in 28.6 % and 17.4 % respectively in relation to primary and secondary forests. The mineralizable C content was higher in the soil surface layers and in the organic coffee systems compared to conventional coffee, in the farm 2. The coffee agroforestry system provided higher carbon management index in relation to organic coffee without consortium and conventional coffee, providing better soil quality.