Influence of cultivation of leguminous Arachis pintoi in the organic fractions of soil carbon and nitrogen

As leguminosas têm grande importância para os sistemas agrícolas devido à capacidade de fixação biológica de nitrogênio (FBN). São utilizadas como adubo verde, em consorciação com pastagens e com cultivos anuais ou perenes, onde contribuem para cobertura do solo. O N é exigido em grandes quantidades pelas plantas por ser constituinte de vários compostos estruturais e atuar em diversos processos metabólicos nas plantas. No solo cerca de 95 % do N encontra-se em forma orgânica com diferente grau de estabilidade, o que nem sempre possibilita uma adequada disponibilidade para as plantas. A maior estabilidade dos compostos orgânicos nitrogenados deve-se a reação da lignina com moléculas protéicas, a adsorção a minerais de argila, a formação de complexos com cátions polivalentes e a proteção física devido a poros do solo com diferentes tamanhos. Estudos têm demonstrado que o N desempenha um papel importante na formação de compostos orgânicos mais estáveis no solo (humificação). O Arachis pintoi e A. repens são leguminosas da seção Caulorrhizae com potencial para consorciação com gramíneas forrageiras e culturas perenes. Estas leguminosas são de alta produtividade, bom valor nutritivo, compatibilidade com gramíneas, persistência, grande capacidade de cobertura do solo. O CENARGEN/EMBRAPA reúne mais de 150 ecótipos desta espécie. Vinte oito destes ecótipos estão sendo avaliados desde 2004, quanto à adaptação às condições edafo-climáticas da zona da Mata de Minas Gerais. Utilizando-se amostras de solo desta área experimental avaliou-se o efeito de ecótipos A. pintoi de alta, média e baixa produtividade sobre a estabilidade da matéria orgânica do solo e na distribuição das formas orgânicas do N. O experimento para avaliar a adaptação edafo-climática dos 28 ecótipos de Arachis foi implantado na Fazenda Experimental de Coimbra, do DFT em fevereiro de 2004. As unidades experimentais foram parcelas de 2,5 x 4 m dispostas em um delineamento de blocos casualizados com três repetições. O plantio foi feito com mudas espaçadas de 50 cm, adubadas com 50 kg ha-1 P2O5 aplicados na cova. Em novembro de 2006 foram coletadas amostras de solo nas profundides de 0-5, 5-10, 10-20 e 20-30. Nas parcelas cultivadas com Arachis e em área próxima ao experimento (solo controle). Para este estudo foram utilizadas amostras das parcelas de 11 ecótipos, sendo quatro com alta, quatro com média e três com baixa produtividade. Foram utilizadas subamostras com granulometria menor que 0,149 mm para determinação das frações orgânicas de N. Em subamostras com granulometria inferior a 0,2 mm foram determinados o C orgânico total, o C e N oxidado (Nox) com K2Cr2O7 em solução com 0,1; 0,5; 1; 1,5; 3,0; 6,0 e 9,0 mol L-1 de H2SO4. Determinou-se a abundância natural de 13C (δ13C) no material vegetal dos 11 ecótipos e no solo. A disponiblidade do N foi avaliada por meio do N absorvido por 130 plantas de painço (Panicum milaceum L.) cultivadas em 100 g de solo, em casa de vegetação, em três ciclos sucessivos de 21 dias de crescimento. De maneira geral, o cultivo com a leguminosa promoveram alterações na MOS. Após dois anos de cultivo com as leguminosas ocorreu aumento nos teores de matéria orgânica e Ntotal do solo, sobretudo nas camadas subsuperficiais (10 a 30 cm). Com base na variação do δ13C nesta camada, cerca de 3 a 4 % do C na MOS são provenientes dos ecótipos de A. pintoi. Não ocorreram alterações significativas na distribuição das diferentes frações de N orgânico obtidas por hidrólise ácida. Houve aumento nos teores de N associado a compostos orgânicos mais lábeis.The Leguminosae plant family emcompasses plant species that are of great importance in agriculture owned to their capacity of fixing atmospheric nitrogen. Leguminous, as they are ordinarily known, have been commonly used as green manures, in consorciation either with grasses or annual or perennial crops, being key in the cycling of nutrients and adding organic matter to the soil. Provided these plants are able to fix large amounts of N and the later makes up a substantial portion of a crop fertilization budget, these plants can be used to partially or fully supply plants N demand. Relatively high amounts of N are required to sustain plant growth as it is one of the main plant constituents upon its presence in structural compounds, besides acting in a multitude of metabolic processes in plants. Around 95% of the soil N content is found in organic forms under different degrees of stability, thus having limited availability to plants. The extent to which N stability depends upon largely relies on the N reactions with lignin, on its adsorption with clay minerals, on the formation of polivalent complexes with cations as well as on the physical protection entailed by variations in soil pores sizes. The formation of more stable organic compounds in soils have been attributed to the N involvement in the humification process. Arachis pintoi, a leguminous species of the Caulorrhizae branch, has shown great potential for consorciation with grassy pasture and perennial cultures. It forms highly productive pastures, owns good nutritional value, combines with other grasses, is strongly perennial, drought resistant, forms dense mats, therefore with outstanding capacity to covering the ground. The CENARGEN/EMBRAPA gathers over 150 ecotipes of the Leguminosae family. Since 2004, 28 of this leguminous ecotipes out of the 150 held by CENARGEN/EMBRAPA have been evaluated for their adaptation to the edafo-climatic conditions of the Zona da Mata region of Minas Gerais state. The objective of this study was (i) to evaluate the partitioning of soil N into its mineral and organic forms and (ii) the changes in some representative pools of the soil organic matter (SOM) as by the recalcitrance of the SOM products formed upon the cultivation of pinto peanut over two cropping years. The experiment was set up in February of 2004 in an experimental station of the Federal University of Viçosa, in Coimbra, Minas Gerais state, Brazil, in a randomized block design with three replicates. The plots were 2.5 m wide and 4.0 m lenght. Phosphate fertilizer was applied at a 50 kg ha-1 rate as P2O5 followed by planting of pinto peanuts seedlings with 0.5 m spacing between rows. In November of 2006, soil samples were collected at the 0 to 5, 5 to 10, 10 to 20 and 20 to 30 cm depth. Additionally, soil samples from an adjacent unoccupied pasture were collected for reference purposes and, together, they were appropriately handled to serve routine analisys purposes. In the present study, it was choosen to use 11 ecotipes so that 4 ecotipes were rated as of high, 4 as of medium and 3 as of low yield. In the determination of total C (C) and K2Cr2O7 oxidizable C (Cox) and N (Nox) + H2SO4 in the concentrations of 0.1, 0.5, 1, 1.5, 3.0, 6.0, 9.0 mol L-1 it was utilized soil samples grounded to pass through a 0.2 mm screen sieve. In order to quantify the organic forms of N, soil subsamples of smaller granulometry, 0.149 mm, were employed. The 13C (δ13C) natural abundance of the plant and soil materials was determined to assess the contribution of the leguminous in the SOM. Nitrogen availability was evaluated via the N taken up by 130 proso millet (Panicum milaceum L.) plants grown in 100 g of soil, under greenhouse conditions and with three successive growth cycles of 21 days. Qualitative and quantitative changes in the SOM were observed upon the cultivation of the leguminous. About 3 and 4 % of the C in the SOM of the 10 to 30 cm soil layer derived from the ecotipes of A. pintoi. The leguminous ecotipes favored the increase of the N associated to more labile organic compounds pool. There were no significant changes in the organic N fractions distribution obtained through acid hydrolisys