Early Changes in Soil Metabolic Diversity and Bacterial Community Structure in Sugarcane under Two Harvest Management Systems

Abstract

Preharvest burning is widely used in brazil for sugarcane cropping. however, due to environmental restrictions, harvest without burning is becoming the predominant option. Consequently, changes in the microbial community are expected from crop residue accumulation on the soil surface, as well as alterations in soil metabolic diversity as of the first harvest. Because biological properties respond quickly and can be used to monitor environmental changes, we evaluated soil metabolic diversity and bacterial community structure after the first harvest under sugarcane management without burning compared to management with preharvest burning. soil samples were collected under three sugarcane varieties (sP813250, sP801842 and rb72454) and two harvest management systems (without and with preharvest burning). Microbial biomass C (MbC), carbon (C) substrate utilization profiles, bacterial community structure (based on profiles of 16S rRNA gene amplicons), and soil chemical properties were determined. MbC was not different among the treatments. C-substrate utilization and metabolic diversity were lower in soil without burning, except for the evenness index of C-substrate utilization. soil samples under the variety sP801842 showed the greatest changes in substrate utilization and metabolic diversity, but showed no differences in bacterial community structure, regardless of the harvest management system. in conclusion, combined analysis of soil chemical and microbiological data can detect early changes in microbial metabolic capacity and diversity, with lower values in management without burning. However, after the first harvest, there were no changes in the soil bacterial community structure detected by PCr-DggE under the sugarcane variety

Functional Genes of Microorganisms, Comprehending the Dynamics of Agricultural Ecosystems

“…Several Brazilian universities use the technique for various studies. Researchers at UNIOESTE and Unipar evaluated the effects of using wastewater to irrigate crops 134 , comparing the effects of cover crops, evaluated by UFSC 135 , the comparison between different types of management, conducted by UFU 136 and UNB, Embrapa Cerrado and UFRRJ 107 , comparison of farming systems conducted by UEL, UEM and Embrapa Soja 137 .The UFRJ together with Embrapa Solos and Embrapa Arroz e Feijão, also used the DGGE technique to evaluate treatment using biochar, which provides a reduction in CO2 emissions by agriculture and the promotion of plants growing 138 .Assessments of ecology and soil dynamics or water in the case of irrigated crops, combine different views on agriculture in search of lower costs to farmers and also, lower environmental impact. …”

A interface entre a física e os aspectos microbiológicos do solo

“…Recentemente, estudos realizados compararam os sistemas de colheita mecanizada e de colheita com queima, mostrando que a utilização de substratos com carbono e a diversidade metabólica tiveram valores mais baixos em cana crua (AZEVEDO et al, 2015). Além disso, apesar de se manterem inalteradas as taxas de produção de gases do efeito estufa, microrganismos associados ao ciclo do nitrogênio (desnitrificantes -nirK e nitrificantes -amoA) foram responsivos, mostrando alteração na estrutura dessas comunidades (RACHID et al, 2012 (ROSSETTO et al, 2008).…”

“…A estrutura da comunidade microbiana, descrita por DGGE ou T-RFLP, foi comparada entre os tratamentos por meio da Análise de Coordenadas Principais Trabalhos realizados que realizaram a comparação de colheita da cana crua e cana queimada mostraram que no primeiro ano da mudança de colheita não foi possível observar a diferenciação dos grupos da comunidade bacteriana do solo (AZEVEDO et al, 2015), entretanto, após seis anos consecutivos do cultivo com a cana crua houve uma diferenciação da estrutura da comunidade bacteriana no solo (RACHID et al, 2012). Além disso, esse último trabalho citado relata que um dos fatores responsáveis pela organização diferenciada da comunidade bacteriana entre os diferentes manejos foi a Ds.…”

Correlações entre as frações de fósforo do solo e o microbioma rizosférico da cana-de-açúcar

“…Isso poderia levar a menores detecções de N nos tecidos foliares aos quatro meses pois, com o rápido crescimento das plantas e o esgotamento das reservas de N e P lábil no solo, o MAP não seria suficiente para suprir as exigências das plantas num curto período.Apesar das possíveis perdas de N por volatilização, o estímulo conjunto do MAP e da torta de filtro sobre as mudanças na estrutura e diversidade microbianas, no quarto mês, sugerem a ativa participação de grupos bacterianos no metabolismo desses substratos. Isso se explica pelo fato das mudanças na composição do nicho rizosférico poder refletir iguais alterações nas atividades metabólicas predominantes(AZEVEDO et al, 2015).Diante dessas considerações, aos quatro meses, a grande mudança na estrutura e diversidade bacteriana na rizosfera com torta de filtro e MAP provavelmente se deu em função do aumento da taxa de mineralização da matéria orgânica. Isso é explicado pelo fato do MAP…”