Nitrogen washing from C3 and C4 cover grasses residues by rain

Abstract

Crop species with the C-4 photosynthetic pathway are more efficient in assimilating N than C-3 plants, which results in different N amounts prone to be washed from its straw by rain water. Such differences may affect N recycling in agricultural systems where these species are grown as cover crops. In this experiment, phytomass production and N leaching from the straw of grasses with different photosynthetic pathways were studied in response to N application. Pearl millet (Pennisetum glaucum) and congo grass (Brachiaria ruziziensis) with the C-4 photosynthetic pathway, and black oat (Arena Strigosa) and triticale (X Triticosecale), with the C-3 photosynthetic pathway, were grown for 47 days. After determining dry matter yields and N and C contents, a 30 mm rainfall was simulated over 8 t ha(-1) of dry matter of each plant residue and the leached amounts of ammonium and nitrate were determined. C-4 grasses responded to higher fertilizer rates, whereas N contents in plant tissue were lower. The amount of N leached from C-4 grass residues was lower, probably because the C/N ratio is higher and N is more tightly bound to organic compounds. When planning a crop rotation system it is important to take into account the difference in N release of different plant residues which may affect N nutrition of the subsequent crop.

Espécies com via fotossintética C4 são mais eficientes na assimilação de N que plantas C3, o que resulta em diferentes resistências do N do tecido à possibilidade de lavagem por chuva. Essa diferença pode alterar a ciclagem de N em sistemas agrícolas onde essas espécies são utilizadas como plantas de cobertura. O presente trabalho teve como objetivo estudar a produção de fitomassa em resposta ao N e à lavagem do nutriente da palha de gramíneas com diferentes vias de assimilação de carbono. Milheto (Pennisetum glaucum) e braquiária (Brachiaria ruziziensis), com via C4, e aveia-preta (Avena strigosa) e triticale (X. Triticosecale), com via C3 de assimilação de C, foram cultivados por 47 dias. Foi determinada a produção de matéria seca e tomadas amostras para determinação de N e C no tecido. Em seguida, foi simulada uma chuva de 30 mm, aplicada sobre o equivalente a 8 t ha-1 de matéria seca de resíduos. Foram determinadas as quantidades de amônio e nitrato lavadas dos resíduos. As gramíneas C4 responderam a doses mais altas de fertilizante, mas os teores de N no tecido foram menores. A quantidade de N lavada dos resíduos foi menor para as plantas C4 provavelmente porque sua relação C/N foi maior e o N estava mais fortemente ligado aos compostos orgânicos da planta. No planejamento de uma rotação de culturas é importante ter em conta as diferenças na liberação de N dos resíduos, uma vez que isso pode alterar a nutrição nitrogenada da próxima cultura.