RESUMO

Abstract Crotalaria (Fabaceae) occurs abundantly in tropical and subtropical regions and has about 600 known species. These plants are widely used in agriculture, mainly as cover plants and green manures, in addition to their use in the management of phytonematodes. A striking feature of these species is the production of pyrrolizidine alkaloids (PAs), secondary allelochemicals involved in plant defense against herbivores. In Crotalaria species, monocrotaline is the predominant PA, which has many biological activities reported, including cytotoxicity, tumorigenicity, hepatotoxicity and neurotoxicity, with a wide range of ecological interactions. Thus, studies have sought to elucidate the effects of this compound to promote an increase in flora and fauna (mainly insects and nematodes) associated with agroecosystems, favoring the natural biological control. This review summarizes information about the monocrotaline, showing such effects in these environments, both above and below ground, and their potential use in pest management programs.

Resumo Crotalaria (Linnaeus, 1753) (Fabaceae) ocorre abundantemente em regiões tropicais e subtropicais e tem cerca de 600 espécies conhecidas. Estas plantas são amplamente utilizadas na agricultura, principalmente como cobertura e adubos verdes, além da sua utilização no manejo de fitonematoides. Uma característica marcante destas espécies é a produção de alcalóides pirrolizidinicos (APs), aleloquímicos secundários envolvidos na defesa das plantas contra os herbívoros. Nas espécies de Crotalaria, a monocrotalina é a AP predominante, que tem muitas atividades biológicas relatadas, incluindo citotoxicidade, tumorigenicidade, hepatotoxicidade e neurotoxicidade, além de uma vasta gama de interações ecológicas. Assim, estudos têm procurado elucidar os efeitos desse composto para promover um incremento na flora e fauna (principalmente insetos e nematoides) associados aos agroecossistemas, favorecendo o controle biológico natural. Esta revisão compila informações sobre a monocrotalina, mostrando tais efeitos nesses ambientes, tanto acima como abaixo do solo e a sua potencial utilização em programas de manejo de pragas.

Assuntos

RESUMO

Abstract Crotalaria (Fabaceae) occurs abundantly in tropical and subtropical regions and has about 600 known species. These plants are widely used in agriculture, mainly as cover plants and green manures, in addition to their use in the management of phytonematodes. A striking feature of these species is the production of pyrrolizidine alkaloids (PAs), secondary allelochemicals involved in plant defense against herbivores. In Crotalaria species, monocrotaline is the predominant PA, which has many biological activities reported, including cytotoxicity, tumorigenicity, hepatotoxicity and neurotoxicity, with a wide range of ecological interactions. Thus, studies have sought to elucidate the effects of this compound to promote an increase in flora and fauna (mainly insects and nematodes) associated with agroecosystems, favoring the natural biological control. This review summarizes information about the monocrotaline, showing such effects in these environments, both above and below ground, and their potential use in pest management programs.

Resumo Crotalaria (Linnaeus, 1753) (Fabaceae) ocorre abundantemente em regiões tropicais e subtropicais e tem cerca de 600 espécies conhecidas. Estas plantas são amplamente utilizadas na agricultura, principalmente como cobertura e adubos verdes, além da sua utilização no manejo de fitonematoides. Uma característica marcante destas espécies é a produção de alcalóides pirrolizidinicos (APs), aleloquímicos secundários envolvidos na defesa das plantas contra os herbívoros. Nas espécies de Crotalaria, a monocrotalina é a AP predominante, que tem muitas atividades biológicas relatadas, incluindo citotoxicidade, tumorigenicidade, hepatotoxicidade e neurotoxicidade, além de uma vasta gama de interações ecológicas. Assim, estudos têm procurado elucidar os efeitos desse composto para promover um incremento na flora e fauna (principalmente insetos e nematoides) associados aos agroecossistemas, favorecendo o controle biológico natural. Esta revisão compila informações sobre a monocrotalina, mostrando tais efeitos nesses ambientes, tanto acima como abaixo do solo e a sua potencial utilização em programas de manejo de pragas.

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Water infiltration, soil carbon content, aggregate stability and yields increased in conservation agriculture practices compared to conventionally ploughed control treatments at the Henderson research station near Mazowe (Zimbabwe). How these changes in soil characteristics affect the bacterial community structure and the bacteria involved in the degradation of applied organic material remains unanswered. Soil was sampled from three agricultural systems at Henderson, i.e. (1) conventional mouldboard ploughing with continuous maize (conventional tillage), (2) direct seeding with a Fitarelli jab planter and continuous maize (direct seeding with continuous maize) and (3) direct seeding with a Fitarelli jab planter with rotation of maize sunn hemp (direct seeding with crop rotation). Soil was amended with young maize plants or their neutral detergent fibre (NDF) and incubated aerobically for 56 days, while C and N mineralization and the bacterial community structure were monitored. Bacillus (Bacillales), Micrococcaceae (Actinomycetales) and phylotypes belonging to the Pseudomonadales were first degraders of the applied maize plants. At day 3, Streptomyces (Actinomycetales), Chitinophagaceae ([Saprospirales]) and Dyella (Xanthomonadales) participated in the degradation of the applied maize and at day 7 Oxalobacteraceae (Burkholderiales). Phylotypes belonging to Halomonas (Oceanospirillales) were the first degraders of NDF and were replaced by Phenylobacterium (Caulobacterales) and phylotypes belonging to Pseudomonadales at day 3. Afterwards, similar bacterial groups were favoured by application of NDF as they were by the application of maize plants, but there were also clear differences. Phylotypes belonging to the Micrococcaceae and Bacillus did not participate in the degradation of NDF or its metabolic products, while phylotypes belonging to the Acidobacteriaceae participated in the degradation of NDF but not in that of maize plants. It was found that agricultural practices had a limited effect on the bacterial community structure, but application of organic material altered it substantially.

Assuntos

RESUMO

A adubação verde ainda é uma prática pouco utilizada na cultura do trigo, embora proporcione benefícios do ponto de vista econômico e da preservação dos recursos naturais. Este estudo foi realizado em Dourados-MS, Brasil, com o objetivo de avaliar o efeito do cultivo de crotalária (Crotalaria juncea) e ervilhaca peluda (Vicia villosa) como adubos verdes, associados a doses de nitrogênio mineral em cobertura, no desempenho agronômico do trigo em sistema plantio direto. Os tratamentos foram constituídos pelos adubos verdes, um tratamento-testemunha em pousio e seis doses de nitrogênio mineral em adubação de cobertura do trigo: zero, 30, 60, 90, 120 e 150 kg ha-1, utilizando-se a ureia como fonte de nitrogênio. Foram realizadas avaliações de massa seca das coberturas vegetais, teores de nitrogênio na parte aérea dos adubos verdes e nas folhas de trigo, altura de plantas, número de perfilhos produtivos, massa de mil grãos, peso hectolitro e produtividade. Verificou-se que o cultivo de adubos verdes antecedendo a semeadura do trigo promove acréscimos significativos na produtividade da cultura, especialmente quando cultivado em sucessão à crotalária. A resposta do trigo à aplicação de nitrogênio mineral variou em função da cultura antecessora.

Green manure is still a not widely used practice in wheat crop, although economic benefits and conservation of natural resources can be observed due to the adoption of this practice. This study was carried out at the Dourados, Mato Grosso do Sul State, Brazil, with the objective of evaluating the effect of sunn hemp (Crotalaria juncea) and hairy vetch (Vicia villosa), associated with levels of mineral nitrogen topdressing in the agronomic performace of wheat crop under no-tillage. The treatments were constituted by green manures, fallow as a treatment-control and six doses of mineral nitrogen topdressing: zero, 30, 60, 90, 120 and 150 kg ha-1. Urea was used as nitrogen source. Evaluations of dry mass of cover crops, nitrogen contents in green manures shoot and in wheat leaves, plant height, number of productive tillers per plant, one thousand-grains weight, hectolitric weight and yield were made. It was concluded that the use of green manures before wheat seeding promotes significant increases in crop yield, mainly when planted over to sunn hemp. The wheat yield response to mineral nitrogen application varied according to the preceding crop.

Assuntos

RESUMO

Legumes as green manure are alternative sources of nitrogen (N) for crops and can supplement or even replace mineral nitrogen fertilization due to their potential for biological nitrogen fixation (BNF). The utilization of nitrogen by sugarcane (Saccharum spp.) fertilized with sunn hemp (Crotalaria juncea L.) and ammonium sulfate (AS) was evaluated using the 15N tracer technique. N was added at the rate of 196 and 70 kg ha-1 as 15Nlabeled sunn hemp green manure (SH) and as ammonium sulfate (AS), respectively. Treatments were: (i) Control; (ii) AS15N; (iii) SH15N + AS; (iv) SH15N; and (v) AS15N + SH. Sugarcane was cultivated for five years and was harvested three times. 15N recovery was evaluated in the two first harvests. In the sum of the three harvests, the highest stalk yields were obtained with a combination of green manure and inorganic N fertilizer; however, in the second cutting the yields were higher where SH was used than in plots with AS. The recovery of N by the first two consecutive harvests accounted for 19 to 21% of the N applied as leguminous green manure and 46 to 49% of the N applied as AS. The amounts of inorganic N, derived from both N sources, present in the 0-0.4 m layer of soil in the first season after N application and were below 1 kg ha-1.

Leguminosas, como adubo verde, são fontes alternativas de nitrogênio para as culturas e podem complementar ou mesmo substituir a adubação mineral nitrogenada, devido ao seu potencial de fixação biológica de nitrogênio (FBN). A utilização do nitrogênio pela cana-de-açúcar (Saccharum spp.) fertilizada com crotalária (Crotalaria juncea L.) e sulfato de amônio (SA) foi avaliada utilizando a técnica de traçador 15N. As quantidades equivalentes a 196 e 70 kg de N por hectare foram adicionados como adubo verde crotalária júncea (CJ) e como o sulfato de amônio (SA), respectivamente, nos seguintes tratamentos: (i) controle; (ii) SA15N; (iii) CJ15N + SA; (iv) CJ15N; e (v) SA15N + CJ. A cana-de-açúcar foi cultivada por cinco anos e colhida três vezes. A recuperação do 15N foi avaliada nas duas primeiras colheitas. Na soma das três safras, os maiores rendimentos de colmos foram obtidos com uma combinação de adubos verdes e fertilizantes N inorgânicos, mas, no segundo corte rendimentos superiores foram observados nos tratamentos com CJ em comparação com os observados com SA. A recuperação de N nas primeiras duas safras consecutivas representou 19 a 21% do N aplicado como adubo verde e 46 a 49% do N aplicado como SA. As quantidades de N inorgânico derivado das fontes marcadas, presentes na camada 0-0,4 m do solo na primeira safra após a aplicação do N foram inferiores a 1 kg ha-1.

RESUMO

Green manure is still a not widely used practice in wheat crop, although economic benefits and conservation of natural resources can be observed due to the adoption of this practice. This study was carried out at the Dourados, Mato Grosso do Sul State, Brazil, with the objective of evaluating the effect of sunn hemp (Crotalaria juncea) and hairy vetch (Vicia villosa), associated with levels of mineral nitrogen topdressing in the agronomic performace of wheat crop under no-tillage. The treatments were constituted by green manures, fallow as a treatment-control and six doses of mineral nitrogen topdressing: zero, 30, 60, 90, 120 and 150 kg ha-1. Urea was used as nitrogen source. Evaluations of dry mass of cover crops, nitrogen contents in green manures shoot and in wheat leaves, plant height, number of productive tillers per plant, one thousand-grains weight, hectolitric weight and yield were made. It was concluded that the use of green manures before wheat seeding promotes significant increases in crop yield, mainly when planted over to sunn hemp. The wheat yield response to mineral nitrogen application varied according to the preceding crop.

A adubação verde ainda é uma prática pouco utilizada na cultura do trigo, embora proporcione benefícios do ponto de vista econômico e da preservação dos recursos naturais. Este estudo foi realizado em Dourados-MS, Brasil, com o objetivo de avaliar o efeito do cultivo de crotalária (Crotalaria juncea) e ervilhaca peluda (Vicia villosa) como adubos verdes, associados a doses de nitrogênio mineral em cobertura, no desempenho agronômico do trigo em sistema plantio direto. Os tratamentos foram constituídos pelos adubos verdes, um tratamento-testemunha em pousio e seis doses de nitrogênio mineral em adubação de cobertura do trigo: zero, 30, 60, 90, 120 e 150 kg ha-1, utilizando-se a ureia como fonte de nitrogênio. Foram realizadas avaliações de massa seca das coberturas vegetais, teores de nitrogênio na parte aérea dos adubos verdes e nas folhas de trigo, altura de plantas, número de perfilhos produtivos, massa de mil grãos, peso hectolitro e produtividade. Verificou-se que o cultivo de adubos verdes antecedendo a semeadura do trigo promove acréscimos significativos na produtividade da cultura, especialmente quando cultivado em sucessão à crotalária. A resposta do trigo à aplicação de nitrogênio mineral variou em função da cultura antecessora.

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Legumes as green manure are alternative sources of nitrogen (N) for crops and can supplement or even replace mineral nitrogen fertilization due to their potential for biological nitrogen fixation (BNF). The utilization of nitrogen by sugarcane (Saccharum spp.) fertilized with sunn hemp (Crotalaria juncea L.) and ammonium sulfate (AS) was evaluated using the 15N tracer technique. N was added at the rate of 196 and 70 kg ha-1 as 15Nlabeled sunn hemp green manure (SH) and as ammonium sulfate (AS), respectively. Treatments were: (i) Control; (ii) AS15N; (iii) SH15N + AS; (iv) SH15N; and (v) AS15N + SH. Sugarcane was cultivated for five years and was harvested three times. 15N recovery was evaluated in the two first harvests. In the sum of the three harvests, the highest stalk yields were obtained with a combination of green manure and inorganic N fertilizer; however, in the second cutting the yields were higher where SH was used than in plots with AS. The recovery of N by the first two consecutive harvests accounted for 19 to 21% of the N applied as leguminous green manure and 46 to 49% of the N applied as AS. The amounts of inorganic N, derived from both N sources, present in the 0-0.4 m layer of soil in the first season after N application and were below 1 kg ha-1.

Leguminosas, como adubo verde, são fontes alternativas de nitrogênio para as culturas e podem complementar ou mesmo substituir a adubação mineral nitrogenada, devido ao seu potencial de fixação biológica de nitrogênio (FBN). A utilização do nitrogênio pela cana-de-açúcar (Saccharum spp.) fertilizada com crotalária (Crotalaria juncea L.) e sulfato de amônio (SA) foi avaliada utilizando a técnica de traçador 15N. As quantidades equivalentes a 196 e 70 kg de N por hectare foram adicionados como adubo verde crotalária júncea (CJ) e como o sulfato de amônio (SA), respectivamente, nos seguintes tratamentos: (i) controle; (ii) SA15N; (iii) CJ15N + SA; (iv) CJ15N; e (v) SA15N + CJ. A cana-de-açúcar foi cultivada por cinco anos e colhida três vezes. A recuperação do 15N foi avaliada nas duas primeiras colheitas. Na soma das três safras, os maiores rendimentos de colmos foram obtidos com uma combinação de adubos verdes e fertilizantes N inorgânicos, mas, no segundo corte rendimentos superiores foram observados nos tratamentos com CJ em comparação com os observados com SA. A recuperação de N nas primeiras duas safras consecutivas representou 19 a 21% do N aplicado como adubo verde e 46 a 49% do N aplicado como SA. As quantidades de N inorgânico derivado das fontes marcadas, presentes na camada 0-0,4 m do solo na primeira safra após a aplicação do N foram inferiores a 1 kg ha-1.

RESUMO

Given their potential for biological nitrogen fixation, legumes used as green manure are an alternative source of nitrogen to crops, and can supplement or even replace mineral nitrogen fertilization. The utilization of nitrogen by sugarcane (Saccharum spp.) fertilized with sunn hemp (Crotalaria juncea L.) and ammonium sulphate (AS) was evaluated using the 15N tracer technique. Amounts of 195.8 kg and 70 kg N per hectare, respectively, of sunn hemp and AS were added in the following treatments: without green manure and without AS; without green manure, with AS -15N; with green manure-15N and with AS; with green manure-15N, without AS; with green manure and with AS-15N. Four samples from the leaves +3 were collected and 2 m of the sugar cane row were harvested to estimate crop yield. The results for N contents (g kg-1), isotopic abundance of N (atoms % 15N) in leaf +3 samples, and sugarcane productivity were used to calculate cumulative N, nitrogen in the plant derived from the fertilizer-Ndff (% and kg ha-1), as well as percent recovery of fertilizer N (R%). Sugarcane was analysed and pol and total recovered sugar calculated. The highest Ndff percentages were observed eight months after sugarcane planting for treatments containing green manure without mineral N, and green manure with mineral N, at 15.3 and 18.4%, respectively. The best nitrogen recovery was observed during harvest, 18 months after planting; the treatment containing mineral fertilizer showed 34.4% recovery, while the sum between mineral N plus green manure N showed 40.0%. Treatments containing green manure plus mineral N changed soil attributes, by increasing Ca and Mg contents, sum of bases, pH, and base saturation, and decreasing potential acidity. In the plant, those treatments increased Ca and K contents.

Em função de seu potencial de fixação de nitrogênio, as leguminosas adubos verdes representam uma alternativa ao suprimento, substituição ou complementação da adubação mineral nitrogenada. Estudou-se o aproveitamento do nitrogênio pela cana-de-açúcar (Saccharum spp.) fertilizada com crotalária júncea (Crotalaria juncea L.) e sulfato de amônio (SA), marcados com 15N. Foram adicionados 195,8 kg e 70 kg de N por hectare, respectivamente, de crotalária júncea e SA, nos seguintes tratamentos: testemunha, sem adubação verde e sem SA; sem adubo verde, com SA-15N; com adubo verde-15N e com SA; com adubo verde-15N, e sem SA; com adubo verde e com SA-15N. Foram feitas quatro amostragens de folhas +3 e colhidas plantas de 2 m de linha da cultura para estimativa da produtividade. Com os resultados dos teores de N (g kg-1) e da abundância isotópica de N (% em átomos de 15N) das amostras de folhas +3 e da produtividade da cana-de-açúcar, foram calculados o N-acumulado, nitrogênio na planta proveniente do fertilizante-NPPF (% e kg ha-1), e a recuperação percentual do N do fertilizante (%R). Foram realizadas análises tecnológicas da cana e calculados o pol (%) e açúcares totais recuperados. As maiores porcentagens de NPPF foram encontradas após oito meses de plantio da cana para os tratamentos com adubo verde sem N-mineral e adubo verde com N-mineral, respectivamente 15,3 e 18,4%. A maior recuperação do nitrogênio foi encontrada na colheita, dezoito meses após o plantio, sendo que o tratamento com fertilizante mineral apresentou 34,4% e na soma N-mineral mais N-adubo verde apresentou 40,0%. Os tratamentos com adubo verde mais N-mineral alteraram atributos do solo e da planta, promovendo aumento nos teores de Ca e Mg, soma de bases e saturação de bases e pH, com declínio na acidez potencial no solo, bem como aumento nos teores de Ca e K na parte aérea.

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Given their potential for biological nitrogen fixation, legumes used as green manure are an alternative source of nitrogen to crops, and can supplement or even replace mineral nitrogen fertilization. The utilization of nitrogen by sugarcane (Saccharum spp.) fertilized with sunn hemp (Crotalaria juncea L.) and ammonium sulphate (AS) was evaluated using the 15N tracer technique. Amounts of 195.8 kg and 70 kg N per hectare, respectively, of sunn hemp and AS were added in the following treatments: without green manure and without AS; without green manure, with AS -15N; with green manure-15N and with AS; with green manure-15N, without AS; with green manure and with AS-15N. Four samples from the leaves +3 were collected and 2 m of the sugar cane row were harvested to estimate crop yield. The results for N contents (g kg-1), isotopic abundance of N (atoms % 15N) in leaf +3 samples, and sugarcane productivity were used to calculate cumulative N, nitrogen in the plant derived from the fertilizer-Ndff (% and kg ha-1), as well as percent recovery of fertilizer N (R%). Sugarcane was analysed and pol and total recovered sugar calculated. The highest Ndff percentages were observed eight months after sugarcane planting for treatments containing green manure without mineral N, and green manure with mineral N, at 15.3 and 18.4%, respectively. The best nitrogen recovery was observed during harvest, 18 months after planting; the treatment containing mineral fertilizer showed 34.4% recovery, while the sum between mineral N plus green manure N showed 40.0%. Treatments containing green manure plus mineral N changed soil attributes, by increasing Ca and Mg contents, sum of bases, pH, and base saturation, and decreasing potential acidity. In the plant, those treatments increased Ca and K contents.

Em função de seu potencial de fixação de nitrogênio, as leguminosas adubos verdes representam uma alternativa ao suprimento, substituição ou complementação da adubação mineral nitrogenada. Estudou-se o aproveitamento do nitrogênio pela cana-de-açúcar (Saccharum spp.) fertilizada com crotalária júncea (Crotalaria juncea L.) e sulfato de amônio (SA), marcados com 15N. Foram adicionados 195,8 kg e 70 kg de N por hectare, respectivamente, de crotalária júncea e SA, nos seguintes tratamentos: testemunha, sem adubação verde e sem SA; sem adubo verde, com SA-15N; com adubo verde-15N e com SA; com adubo verde-15N, e sem SA; com adubo verde e com SA-15N. Foram feitas quatro amostragens de folhas +3 e colhidas plantas de 2 m de linha da cultura para estimativa da produtividade. Com os resultados dos teores de N (g kg-1) e da abundância isotópica de N (% em átomos de 15N) das amostras de folhas +3 e da produtividade da cana-de-açúcar, foram calculados o N-acumulado, nitrogênio na planta proveniente do fertilizante-NPPF (% e kg ha-1), e a recuperação percentual do N do fertilizante (%R). Foram realizadas análises tecnológicas da cana e calculados o pol (%) e açúcares totais recuperados. As maiores porcentagens de NPPF foram encontradas após oito meses de plantio da cana para os tratamentos com adubo verde sem N-mineral e adubo verde com N-mineral, respectivamente 15,3 e 18,4%. A maior recuperação do nitrogênio foi encontrada na colheita, dezoito meses após o plantio, sendo que o tratamento com fertilizante mineral apresentou 34,4% e na soma N-mineral mais N-adubo verde apresentou 40,0%. Os tratamentos com adubo verde mais N-mineral alteraram atributos do solo e da planta, promovendo aumento nos teores de Ca e Mg, soma de bases e saturação de bases e pH, com declínio na acidez potencial no solo, bem como aumento nos teores de Ca e K na parte aérea.