Evaluation of nitrification inhibitor 3,4-dimethylpyrazol phosphate (DMPP) in three soils as related to textural gradient, nitrogen uptake and N-use efficiency by cotton plants

A utilização de inibidores de nitrificação pode ser uma alternativa interessante para aumentar a eficiência do uso do fertilizante nitrogenado em diversas culturas, porém, essa alternativa vem sendo pouco estudada em condições de solo e clima do Brasil. Assim, objetivou-se com esse trabalho avaliar a eficiência do inibidor de nitrificação fosfato de 3,4-dimetilpirazol (DMPP) em três solos com gradiente textural, bem como avaliar o destino do nitrogênio (N-NO3-, N-NH4+ e 15N) no solo, a absorção e o uso do nitrogênio (N-total e 15N) nas plantas de algodão. Três experimentos foram montados e desenvolvidos. No primeiro foi efetuada a incubação do solo em condições de laboratório para avaliar a inibição da nitrificação pelo DMPP aplicado na forma de ureia e sulfonitrato de amônio (SNA) em três solos (Neossolo Quartzarênico - NQ, Latossolo Vermelho Amarelo - LVA, Latossolo Vermelho - LV). No segundo experimento plantas de algodão foram cultivadas em colunas de lixiviação com os mesmos solos, recebendo ureia e sulfonitrato de amônio, com e sem DMPP como fonte de N. Foram avaliados a produção de matéria seca, o acúmulo de nutrientes nas plantas, a eficiência de uso do N pelo algodoeiro, a lixiviação e a quantidade de N mineral no solo após o cultivo do algodão por 60 dias. No terceiro experimento, plantas de algodão foram cultivadas também em colunas lixiviação, porém, com um solo de textura média (Latossolo Vermelho Amarelo), o qual recebeu três doses de N em cobertura (50, 100 e 150 kg ha-1 de N) na forma de ureia marcada no isótopo 15N, com e sem DMPP. Foram avaliados a produção de matéria seca, teor de N e recuperação do N aplicado na planta, lixiviação de N, teor de N-total, nítrico e amoniacal no solo, e recuperação do N aplicado no solo após o cultivo do algodão, por 90 dias. Melhores resultados foram obtidos com a aplicação do DMPP em ureia em relação ao SNA. No experimento de incubação, o DMPP foi capaz de manter menor o teor de nitrato nos três solos analisados. A nitrificação do N na ureia foi mais rápida comparado ao SNA, o que permitiu melhor desempenho do inibidor na ureia em dois dos três solos estudados. O efeito do DMPP aumentou seguindo a seguinte ordem: NQ>LVA>LV. O inibidor foi mais eficiente nos solos com menor teor de argila e matéria orgânica. O uso do DMPP em ureia aplicada no solo arenoso (NQ) reduziu significativamente a lixiviação de N e aumentou a produção de matéria seca, a eficiência do uso do N e a absorção de fósforo pela planta. No solo de textura média (LVA), sob irrigação intensa, o DMPP reduziu significativamente as perdas de N do sistema e aumentou a recuperação do 15N aplicado na planta e no solo, o que, porém, não se traduziu em maior produção de matéria seca provavelmente pelo N não ter sido limitante, devido à mineralização da matéria orgânica. As atividades das enzimas redutase do nitrato e urease não diferiram entre tratamentos com e sem DMPPThe use of nitrification inhibitors may be an interesting alternative to increase nitrogen fertilizer use efficiency in different crops, although it has been little studied in soil and climate conditions of Brazil. This study aimed to evaluate the efficiency of the nitrification inhibitor 3,4-dimethylpyrazole phosphate (DMPP) in three soils with textural gradient (represented by clay percentage), as well as to evaluate the fate of soil nitrogen (N-NO3-, N-NH4+ and 15N), nitrogen uptake, and N-use efficiency (total-N and 15N) by cotton plants. Three experiments were set and carried out in a controlled environment. In the first one, a laboratory incubation was performed to evaluate the inhibition of nitrification by DMPP applied to urea and ammonium sulfate nitrate (ASN) in three soils (Typic Quartzipsammnet - NQ, Typic Hapludox - LVA, Rhodic Hapludox - LV). In the second experiment, leaching columns with the same soils were planted with cotton receiving ammonium sulfate nitrate and urea with or without DMPP as nitrogen source. It were evaluated plant dry matter yield (shoot plus roots), nutrient uptake and nitrogen use efficiency by cotton plants, as well as the nitrogen leaching, and mineral nitrogen amount in the soil after cotton growth, for 60 days. In the third experiment, leaching columns with a medium textured soil (LVA) were planted with cotton and received three nitrogen rates in topdressing (50, 100 and 150 kg ha-1) as 15N-urea with and without DMPP. The production of dry matter, nitrogen content and recovery of applied N in the plant and soil, as well as the nitrogen leaching, total nitrogen, nitrate and ammonium in the soil were evaluated after cotton growth for 90 days. Best results were obtained with the application of DMPP to urea than in ASN. In the incubation experiment, the DMPP was able to maintain lower nitrate content in the three soils. The nitrification of nitrogen from urea was faster than the one from ASN, which allowed a better performance of the inhibitor in the urea in two out of three soils analyzed. The effect of DMPP increased in the following order: NQ> LVA> LV. The inhibitor was more effective in soils with lower clay and organic matter contents. The use of DMPP in urea applied on the sandy soil (NQ) significantly reduced N leaching and increased dry matter production, nitrogen use efficiency and phosphorus uptake by cotton plants. In a medium textured soil (LVA) under intense irrigation, DMPP significantly reduced N losses in the system and increased the recovery of applied 15N in plant and soil, which however did not translate into higher dry matter production because nitrogen was probably not limiting. The activity of the enzymes nitrate reductase and urease were not different between treatments with and without DMP