Plantas de cobertura influenciando a dinâmica do fósforo em diferentes sistemas de manejo do solo
| Ano de defesa: | 2024 |
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| Tipo de documento: | Tese |
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Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
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| Programa de Pós-Graduação: |
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11140/tde-10122024-152637/ |
Resumo: | O fósforo (P) é um elemento essencial para a produção agrícola. No entanto, o manejo apropriado desse nutriente representa um dos maiores desafios da agricultura em regiões tropicais, uma vez que os solos dessas áreas apresentam uma alta afinidade pelo P. Portanto, o objetivo deste trabalho é compreender as mudanças promovidas pelo uso de plantas de cobertura e pelos distintos manejos do solo na disponibilidade de P do solo, em experimentos realizados no longo prazo no Cerrado. Foram avaliadas a atividade potencial das enzimas betaglicosidase (BG) e fosfatase ácida (FA), a abundância da comunidade bacteriana (16s rRNA) e mineralizadora de P (phoC e phoD), as frações de P, a produtividade acumulada de soja e algodão, os estoques totais de carbono (CT), nitrogênio (NT) e fósforo (PT), e a multi-funcionalidade do ecossistema solo (MFES) em três experimentos que envolveram dois sistemas de cultivo (plantio direto - PD e convencional - PC) e quatro tipos de cobertura (pousio, milheto, braquiária e crotalária). A utilização de plantas de cobertura elevou a atividade da enzima FA no solo e promoveu a imobilização de P em sua biomassa, resultando em uma diminuição da disponibilidade de P no solo. O PD aumentou as atividades das enzimas BG e ACP na camada superficial do solo, porém, foi observada redução dessas atividades nas camadas mais profundas, quando comparado ao PC. A abundância total de bactérias (16s rRNA) foi maior no PD, especialmente em associação com gramíneas como braquiária e milheto. O gene phoD mostrou-se mais abundante que o phoC nos três locais analisados. O sistema PC e o pousio de longo prazo favoreceram a comunidade microbiana associada ao gene phoC, enquanto o cultivo de braquiária como planta de cobertura resultou em um aumento significativo da abundância do gene phoD. As gramíneas contribuíram para a redução dos teores de P nas frações menos lábeis do solo. De modo geral, as plantas de cobertura, em especial a braquiária, promoveram um aumento na produtividade de soja e algodão no longo prazo. O sistema de PD e o uso de plantas de cobertura também elevaram os estoques de CT, NT e a MFES. Em contraste, o pousio apresentou um maior estoque de PT no solo. Nossos achados indicam que sistemas de conservação de solo de longo prazo, como o PD com plantas de cobertura, são eficazes em estimular a atividade biológica do solo, promover a descarbonização da atmosfera, otimizar a ciclagem de nutrientes e melhorar a qualidade do solo, contribuindo assim para a produtividade das culturas comerciais e para a segurança alimentar global. |
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Plantas de cobertura influenciando a dinâmica do fósforo em diferentes sistemas de manejo do soloCover crops influencing phosphorus dynamics in different soil management systemsAgricultural productivityAtividade microbianaCarbon stockEstoque de carbonoLabilidade de fósforoMicrobial activityPhosphorus labilityProdutividade agrícolaSolos tropicaisTropical soilsO fósforo (P) é um elemento essencial para a produção agrícola. No entanto, o manejo apropriado desse nutriente representa um dos maiores desafios da agricultura em regiões tropicais, uma vez que os solos dessas áreas apresentam uma alta afinidade pelo P. Portanto, o objetivo deste trabalho é compreender as mudanças promovidas pelo uso de plantas de cobertura e pelos distintos manejos do solo na disponibilidade de P do solo, em experimentos realizados no longo prazo no Cerrado. Foram avaliadas a atividade potencial das enzimas betaglicosidase (BG) e fosfatase ácida (FA), a abundância da comunidade bacteriana (16s rRNA) e mineralizadora de P (phoC e phoD), as frações de P, a produtividade acumulada de soja e algodão, os estoques totais de carbono (CT), nitrogênio (NT) e fósforo (PT), e a multi-funcionalidade do ecossistema solo (MFES) em três experimentos que envolveram dois sistemas de cultivo (plantio direto - PD e convencional - PC) e quatro tipos de cobertura (pousio, milheto, braquiária e crotalária). A utilização de plantas de cobertura elevou a atividade da enzima FA no solo e promoveu a imobilização de P em sua biomassa, resultando em uma diminuição da disponibilidade de P no solo. O PD aumentou as atividades das enzimas BG e ACP na camada superficial do solo, porém, foi observada redução dessas atividades nas camadas mais profundas, quando comparado ao PC. A abundância total de bactérias (16s rRNA) foi maior no PD, especialmente em associação com gramíneas como braquiária e milheto. O gene phoD mostrou-se mais abundante que o phoC nos três locais analisados. O sistema PC e o pousio de longo prazo favoreceram a comunidade microbiana associada ao gene phoC, enquanto o cultivo de braquiária como planta de cobertura resultou em um aumento significativo da abundância do gene phoD. As gramíneas contribuíram para a redução dos teores de P nas frações menos lábeis do solo. De modo geral, as plantas de cobertura, em especial a braquiária, promoveram um aumento na produtividade de soja e algodão no longo prazo. O sistema de PD e o uso de plantas de cobertura também elevaram os estoques de CT, NT e a MFES. Em contraste, o pousio apresentou um maior estoque de PT no solo. Nossos achados indicam que sistemas de conservação de solo de longo prazo, como o PD com plantas de cobertura, são eficazes em estimular a atividade biológica do solo, promover a descarbonização da atmosfera, otimizar a ciclagem de nutrientes e melhorar a qualidade do solo, contribuindo assim para a produtividade das culturas comerciais e para a segurança alimentar global.Phosphorus (P) is an essential element for agricultural production. However, the proper management of this nutrient poses one of the greatest challenges in agriculture within tropical regions, where the soils exhibit a high affinity for P. Therefore, the objective of this study is to understand the changes brought about by the use of cover crops and the different soil management practices on the availability of P, through long-term experiments conducted in the Cerrado region. The study evaluated the potential activity of the enzymes beta-glucosidase (BG) and acid phosphatase (ACP), the abundance of the bacterial community (16s rRNA), phosphorus mineralizers (phoC and phoD), the fractions of P, the accumulated productivity of soybean and cotton, total stocks of carbon (TC), nitrogen (TN), and phosphorus (TP), as well as the multifunctionality of the soil ecosystem (MFSE) across three experiments involving two cultivation systems (no-tillage - NT and conventional - CT) and four types of cover crops (fallow, millet, brachiaria, and crotalaria). The use of cover crops increased the activity of the ACP enzyme in the soil and promoted the immobilization of P in their biomass, resulting in a decrease in soil P availability. The NT increased the activities of the enzymes BG and ACP in the surface layer of the soil, however, a reduction in these activities was observed in the deeper layers, when compared to CT. The overall abundance of bacteria (16s rRNA) was higher in the NT, particularly in association with grasses such as brachiaria and millet. The phoD gene was more abundant than phoC in the three analyzed sites. The CT and long-term fallow favored the microbial community associated with the phoC gene, while the cultivation of brachiaria as a cover crop resulted in a significant increase in the abundance of the phoD gene. Grasses contributed to the reduction of P levels in the less labile fractions of the soil. Overall, cover crops, especially Brachiaria, increased soybean and cotton productivity in the long-term. The NT and the use of cover crops also elevated the stocks of TC, TN, and MFSE. In contrast, the fallow exhibited a higher stock of TP in the soil. Our findings indicate that long-term soil conservation systems, such as NT combined with cover crops, are effective in stimulating soil biological activity, promoting the decarbonization of the atmosphere, optimizing nutrient cycling, and improving soil quality, thereby contributing to the productivity of commercial crops and global food security.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPPavinato, Paulo SergioBarros, Ianna Bizerra2024-11-05info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11140/tde-10122024-152637/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2024-12-11T13:53:02Zoai:teses.usp.br:tde-10122024-152637Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212024-12-11T13:53:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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O fósforo (P) é um elemento essencial para a produção agrícola. No entanto, o manejo apropriado desse nutriente representa um dos maiores desafios da agricultura em regiões tropicais, uma vez que os solos dessas áreas apresentam uma alta afinidade pelo P. Portanto, o objetivo deste trabalho é compreender as mudanças promovidas pelo uso de plantas de cobertura e pelos distintos manejos do solo na disponibilidade de P do solo, em experimentos realizados no longo prazo no Cerrado. Foram avaliadas a atividade potencial das enzimas betaglicosidase (BG) e fosfatase ácida (FA), a abundância da comunidade bacteriana (16s rRNA) e mineralizadora de P (phoC e phoD), as frações de P, a produtividade acumulada de soja e algodão, os estoques totais de carbono (CT), nitrogênio (NT) e fósforo (PT), e a multi-funcionalidade do ecossistema solo (MFES) em três experimentos que envolveram dois sistemas de cultivo (plantio direto - PD e convencional - PC) e quatro tipos de cobertura (pousio, milheto, braquiária e crotalária). A utilização de plantas de cobertura elevou a atividade da enzima FA no solo e promoveu a imobilização de P em sua biomassa, resultando em uma diminuição da disponibilidade de P no solo. O PD aumentou as atividades das enzimas BG e ACP na camada superficial do solo, porém, foi observada redução dessas atividades nas camadas mais profundas, quando comparado ao PC. A abundância total de bactérias (16s rRNA) foi maior no PD, especialmente em associação com gramíneas como braquiária e milheto. O gene phoD mostrou-se mais abundante que o phoC nos três locais analisados. O sistema PC e o pousio de longo prazo favoreceram a comunidade microbiana associada ao gene phoC, enquanto o cultivo de braquiária como planta de cobertura resultou em um aumento significativo da abundância do gene phoD. As gramíneas contribuíram para a redução dos teores de P nas frações menos lábeis do solo. De modo geral, as plantas de cobertura, em especial a braquiária, promoveram um aumento na produtividade de soja e algodão no longo prazo. O sistema de PD e o uso de plantas de cobertura também elevaram os estoques de CT, NT e a MFES. Em contraste, o pousio apresentou um maior estoque de PT no solo. Nossos achados indicam que sistemas de conservação de solo de longo prazo, como o PD com plantas de cobertura, são eficazes em estimular a atividade biológica do solo, promover a descarbonização da atmosfera, otimizar a ciclagem de nutrientes e melhorar a qualidade do solo, contribuindo assim para a produtividade das culturas comerciais e para a segurança alimentar global. |
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