Nitrogen anticipation in tropical grasses and 15N recovery by upland rice

Abstract

O arroz é um dos cereais mais consumidos no mundo e a sua produção em sistema de terras altas tem ganhado destaque pela baixa demanda hídrica. Nitrogênio é um dos principais nutrientes que influenciam a produtividade do arroz e sua dinâmica no solo em sistemas de produção, embora tenha sido largamente estudada, ainda é pouco compreendida. Neste trabalho foi avaliada a viabilidade técnica e econômica da aplicação antecipada de nitrogênio, (15NH4)2SO4, em arroz de terras altas semeado em sistema plantio direto em áreas previamente ocupadas com Urochloa brizantha ou Urochloa ruziziensis. O delineamento experimental foi de parcelas subdividadas em blocos casualizados, com quatro repetições, em um esquema fatorial (4 x 2): quatro épocas de aplicação do fertilizante nitrogenado e duas espécies de forrageiras. As quatro épocas de aplicação do fertilizante foram: N (90 kg N ha-1) aplicado nas forrageiras 10 dias antes da dessecação (A1); N (90 kg N ha-1) aplicado 1 dia antes da semeadura do arroz (A2); N (90 kg N ha-1) aplicado no perfilhamento do arroz (C); e sem aplicação de N (0 kg N ha-1) (T). Foram analisadas a química e física do solo, nitrato e amônio no solo, N mineral e orgânico no solo, N e C total no solo, N na biomassa microbiana, decomposição da palhada das forrageiras e liberação de N, produtividade do arroz, acúmulo de N nos grãos, na parte vegetativa do arroz e na palhada de Urochloa e recuperação de 15N no sistema. As amostras de solo foram coletadas em 5 épocas em cada ano: antes do início do experimento, no momento da na dessecação das forrageiras e na semeadura, no perfilhamento e na colheita do arroz. A produtividade de arroz não diferiu entre os tratamentos A1, A2 e C. A produtividade de arroz foi maior quando semeado em sucessão à U. brizantha. A adução antecipada resultou em maior disponibilidade de N para o arroz nos estágios iniciais de desenvolvimento. O acúmulo de nitrato e amônio no solo foi maior quando o arroz foi semeado sobre U. brizantha. A imobilização microbiana de N não aumentou com a antecipação da adubação nitrogenada, mas foi influenciada pela espécie de Urochloa escolhida. A recuperação de 15N não foi influenciada pela espécie de Urochloa mas foi mais alta em plantas de arroz adubadas no perfilhamento.

Rice is one of the most consumed cereals globally and upland rice production has gained prominence due to its low demand for water resources. Nitrogen is one of the main nutrients influencing rice yield, but despite extensive study, the N soil dynamics in different crop systems are still poorly understood. In this work, the technical and economic feasibility of the early application of nitrogen fertilizer, (15NH4)2SO4, for upland rice in grass-rice succession under a no-till system were evaluated. Upland rice was sown in areas previously occupied by Urochloa brizantha or Urochloa ruziziensis. The experimental design was split-plot in a completely randomized block design with four replications in a 4 x 2 factorial scheme: four nitrogen fertilization management strategies and two grass species. The four nitrogen fertilization management strategies were N fertilization (90 kg N ha-1) applied to the living cover crop 10 days before chemical desiccation (A1), N fertilization (90 kg N ha-1) applied 1 day before rice sowing (A2), N fertilization (90 kg N ha-1) applied at rice tillering (C), and no extra N applied (0 kg N ha-1) (T). Soil physical and chemical characteristics, nitrate and ammonium ratios, soil mineral and organic N, soil total N and C, N in microbial biomass, straw decomposition and N release, rice productivity, N content in grains and aerial part of rice and the Urochloa straw, and 15N recovery in the system were analyzed for the two years of the experiment. For these analyses, soil samples were collected at five different times each year: before the beginning of the experiment, at the time of grass desiccation, at rice sowing, at rice tillering, and at rice harvest. Rice yield did not differ among treatments A1, A2, and C. Rice yield was higher in succession to U. brizantha. N fertilization in advance resulted in higher N availability to rice during its initial development. Nitrate and ammonium accumulation in the soil were higher when upland rice was sown over U. brizantha. N immobilization by the soil microbiota was not consistently increased by N fertilization before rice sowing, but it was influenced by Urochloa species. 15N recovery was not affected by Urochloa species but was higher in rice plants in treatment C than in treatments A1 and A2.