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The natural microbial functions of many soils are severely degraded. Current state-of-the-art technology to restore these functions is through the isolation, screening, formulation and application of microbial inoculants and synthetic consortia. These approaches have inconsistent success, in part due to the incompatibility between the biofertilizer, crop, climate, existing soil microbiome and physicochemical characteristics of the soils. Here, we review the current state of the art in biofertilization and identify two key deficiencies in current strategies: the difficulty in designing complex multispecies biofertilizers and the bottleneck in scaling the production of complex multispecies biofertilizers. To address the challenge of producing scalable, multispecies biofertilizers, we propose to merge ecological theory with bioprocess engineering to produce 'self-assembled communities' enriched for particular functional guilds and adapted to a target soil and host plant. Using the nitrogen problem as an anchor, we review relevant ecology (microbial, plant and environmental), as well as reactor design strategies and operational parameters for the production of functionally enriched self-assembled communities. The use of self-assembled communities for biofertilization addresses two major hurdles in microbiome engineering: the importance of enriching microbes indigenous to (and targeted for) a specific environment and the recognized potential benefits of microbial consortia over isolates (e.g. functional redundancy). The proposed community enrichment model could also be instrumental for other microbial functions such as phosphorus solubilization, plant growth promotion or disease suppression.

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This study evaluated the physicochemical and morphological properties of pectin and chitosan particles combined with sugarcane vinasse for soil fertilization applications. Particles were obtained by adding the biopolymeric solutions (pectin or chitosan solution) dropwise into the crosslinking solutions (calcium chloride 1% in ethanolic solution or tripolyphosphate 5% aqueous solution) followed by drying. Vinasse enhanced pectin gel stability improving pectin/vinasse particle properties. Physicochemical characterization indicated that vinasse nutrients were properly incorporated in both pectin and chitosan matrices. Particles showed spherical shape, with an average diameter of 3 and 2 mm for the pectin and chitosan particles with vinasse, respectively. Chitosan particles, compared to pectin, showed lower swelling capacity and solubility and higher mechanical resistance indicating a denser and more compact polymer network. Both particles were able to hinder water evaporation rates from sandy soil under water stress conditions. Biobased particles with vinasse added show potential to be applied as soil fertilizer representing an alternative to use and disposal of this expressive wastewater from sugar and alcohol industries.

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ABSTRACT: In a rural property of the Midwestern Minas Gerais, Brazil, three 2.5 to 3-year-old female bovines (7/8 Holstein x 1/8 Gir) weighing approximately 380kg died after showing brownish colored mucosa of conjunctiva and vaginal vestibule, gray-bluish tongue, dyspnea, sialorrhea, tympany, and progression to sternal decubitus and death. In the macroscopic evaluation of one of the bovines, dark (chocolate-colored) blood of difficult coagulation, and intensely cherry-red skeletal and cardiac musculature were observed. Beyond that were observed brownish lungs, kidneys, liver, and encephalon, and all the stomach compartments were dilated due to large amounts of gas. In addition, the carcass exhaled a nitrous odor. The diphenylamine test and the nitrate dosage in the forage (Pennisetum purpureum, "elephant grass", Napier grass cultivar) used in feeding the bovines showed a high concentration of nitrate, allowing the diagnosis of nitrate/nitrite intoxication. The main factors leading to the poisoning were attributed to excessive fertilization of grass with bovine manure, the occurrence of a drought period followed by a rainy season, lack of adaptation of the bovines to a nitrate-rich diet, and a diet composed almost exclusively of elephant grass. This is the first report of spontaneous nitrate/nitrite poisoning in cattle in southeastern Brazil.

RESUMO: Em uma propriedade rural do Centro-Oeste de Minas Gerais, três fêmeas bovinas 7/8 Holandês e 1/8 Gir, com idade de 2 anos e 6 meses a 3 anos e peso de aproximadamente 380kg vieram a óbito após manifestação clínica de mucosas conjuntivais e do vestíbulo vaginal amarronzadas, língua azul-acinzentada, dispneia, sialorreia, timpanismo e progressão para decúbito esternal e morte. Na necropsia de um dos animais, foram observados sangue escuro (cor de chocolate) e de difícil coagulação, músculos esqueléticos e cardíaco intensamente vermelho-cereja, compartimentos gástricos distendidos por grande quantidade de gases e pulmões, rins, fígado e encéfalo amarronzados. Além disso, o cadáver exalava odor nitroso. O teste de difenilamina e a dosagem de nitrato na forragem (Pennisetum purpureum, "capim-elefante", cultivar Napier) oferecida aos animais revelaram concentração elevada de nitrato na planta, com diagnóstico de intoxicação por nitrato/nitrito. Os principais fatores que levaram à intoxicação foram atribuídos à adubação excessiva do capim com esterco bovino; à ocorrência de um período de estiagem seguido por um período chuvoso; à falta de adaptação dos animais à alimentação rica em nitrato; e à dieta composta, quase exclusivamente, por capim-elefante. Este trabalho é o primeiro relato de intoxicação espontânea por nitrato/nitrito em bovinos no sudeste do Brasil.

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In a rural property of the Midwestern Minas Gerais, Brazil, three 2.5 to 3-year-old female bovines (7/8 Holstein x 1/8 Gir) weighing approximately 380kg died after showing brownish colored mucosa of conjunctiva and vaginal vestibule, gray-bluish tongue, dyspnea, sialorrhea, tympany, and progression to sternal decubitus and death. In the macroscopic evaluation of one of the bovines, dark (chocolate-colored) blood of difficult coagulation, and intensely cherry-red skeletal and cardiac musculature were observed. Beyond that were observed brownish lungs, kidneys, liver, and encephalon, and all the stomach compartments were dilated due to large amounts of gas. In addition, the carcass exhaled a nitrous odor. The diphenylamine test and the nitrate dosage in the forage (Pennisetum purpureum, “elephant grass”, Napier grass cultivar) used in feeding the bovines showed a high concentration of nitrate, allowing the diagnosis of nitrate/nitrite intoxication. The main factors leading to the poisoning were attributed to excessive fertilization of grass with bovine manure, the occurrence of a drought period followed by a rainy season, lack of adaptation of the bovines to a nitrate-rich diet, and a diet composed almost exclusively of elephant grass. This is the first report of spontaneous nitrate/nitrite poisoning in cattle in southeastern Brazil.

Em uma propriedade rural do Centro-Oeste de Minas Gerais, três fêmeas bovinas 7/8 Holandês e 1/8 Gir, com idade de 2 anos e 6 meses a 3 anos e peso de aproximadamente 380kg vieram a óbito após manifestação clínica de mucosas conjuntivais e do vestíbulo vaginal amarronzadas, língua azul-acinzentada, dispneia, sialorreia, timpanismo e progressão para decúbito esternal e morte. Na necropsia de um dos animais, foram observados sangue escuro (cor de chocolate) e de difícil coagulação, músculos esqueléticos e cardíaco intensamente vermelho-cereja, compartimentos gástricos distendidos por grande quantidade de gases e pulmões, rins, fígado e encéfalo amarronzados. Além disso, o cadáver exalava odor nitroso. O teste de difenilamina e a dosagem de nitrato na forragem (Pennisetum purpureum, “capim-elefante”, cultivar Napier) oferecida aos animais revelaram concentração elevada de nitrato na planta, com diagnóstico de intoxicação por nitrato/nitrito. Os principais fatores que levaram à intoxicação foram atribuídos à adubação excessiva do capim com esterco bovino; à ocorrência de um período de estiagem seguido por um período chuvoso; à falta de adaptação dos animais à alimentação rica em nitrato; e à dieta composta, quase exclusivamente, por capim-elefante. Este trabalho é o primeiro relato de intoxicação espontânea por nitrato/nitrito em bovinos no sudeste do Brasil.

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In a rural property of the Midwestern Minas Gerais, Brazil, three 2.5 to 3-year-old female bovines (7/8 Holstein x 1/8 Gir) weighing approximately 380kg died after showing brownish colored mucosa of conjunctiva and vaginal vestibule, gray-bluish tongue, dyspnea, sialorrhea, tympany, and progression to sternal decubitus and death. In the macroscopic evaluation of one of the bovines, dark (chocolate-colored) blood of difficult coagulation, and intensely cherry-red skeletal and cardiac musculature were observed. Beyond that were observed brownish lungs, kidneys, liver, and encephalon, and all the stomach compartments were dilated due to large amounts of gas. In addition, the carcass exhaled a nitrous odor. The diphenylamine test and the nitrate dosage in the forage (Pennisetum purpureum, “elephant grass”, Napier grass cultivar) used in feeding the bovines showed a high concentration of nitrate, allowing the diagnosis of nitrate/nitrite intoxication. The main factors leading to the poisoning were attributed to excessive fertilization of grass with bovine manure, the occurrence of a drought period followed by a rainy season, lack of adaptation of the bovines to a nitrate-rich diet, and a diet composed almost exclusively of elephant grass. This is the first report of spontaneous nitrate/nitrite poisoning in cattle in southeastern Brazil.(AU)

Em uma propriedade rural do Centro-Oeste de Minas Gerais, três fêmeas bovinas 7/8 Holandês e 1/8 Gir, com idade de 2 anos e 6 meses a 3 anos e peso de aproximadamente 380kg vieram a óbito após manifestação clínica de mucosas conjuntivais e do vestíbulo vaginal amarronzadas, língua azul-acinzentada, dispneia, sialorreia, timpanismo e progressão para decúbito esternal e morte. Na necropsia de um dos animais, foram observados sangue escuro (cor de chocolate) e de difícil coagulação, músculos esqueléticos e cardíaco intensamente vermelho-cereja, compartimentos gástricos distendidos por grande quantidade de gases e pulmões, rins, fígado e encéfalo amarronzados. Além disso, o cadáver exalava odor nitroso. O teste de difenilamina e a dosagem de nitrato na forragem (Pennisetum purpureum, “capim-elefante”, cultivar Napier) oferecida aos animais revelaram concentração elevada de nitrato na planta, com diagnóstico de intoxicação por nitrato/nitrito. Os principais fatores que levaram à intoxicação foram atribuídos à adubação excessiva do capim com esterco bovino; à ocorrência de um período de estiagem seguido por um período chuvoso; à falta de adaptação dos animais à alimentação rica em nitrato; e à dieta composta, quase exclusivamente, por capim-elefante. Este trabalho é o primeiro relato de intoxicação espontânea por nitrato/nitrito em bovinos no sudeste do Brasil.(AU)

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This study aimed to evaluate the use of technical recommendations for soil sampling, liming and use of chemical fertilizers in the cultivation of soybean (Glycine max), by family farmers in the municipality of Mato Rico - PR. To this end, 50 field interviews with farmers producing soybeans were performed. The information analyzed was collected with a pre-established form that included questions about the different stages of cropping. Soil analysis of each farm on the soybean 2012/2013 season was also requested. Through the interpretation of soil analysis were defined need for liming, fertility levels, fertilizer rates for correction and maintenance. The data collected with the form were compared with the technical recommendations. For farmers interviewed soil sampling and liming principles are still not fully considered. The composition of single samples showed insufficient numbers in 82 % of the farms. Further, 80 % of the properties require liming and for both the correction and maintenance fertilization, phosphorus was the nutrient with more divergence.

O presente trabalho teve como objetivo avaliar a utilização das recomendações técnicas, quanto a amostragem do solo, calagem e uso de fertilizantes químicos formulados no cultivo da soja (Glycine max), por agricultores familiares do Município de Mato Rico -PR. Para isso, foram realizadas 50 entrevistas de campo com agricultores familiares produtores de soja. As informações analisadas foram coletadas com um formulário pré-estabelecido, que incluía questões a respeito das etapas de produção. Também foi solicitada a análise de solo de cada propriedade relativa à safra de soja 2012/2013. Através da interpretação das análises de solo foram definidos: necessidade de calagem, níveis de fertilidade, doses de fertilizantes para correção e/ou para manutenção. Os dados levantados por meio do questionário foram comparados com as recomendações técnicas. Para os produtores entrevistados a amostragem de solo e a calagem são princípios ainda não considerados plenamente. A composição de amostras simples apresentou número insuficiente em 82 % das propriedades. De acordo com a interpretação das análises de solo, 80 % das propriedades necessitam de calagem. Com relação a adubação, tanto na de correção quanto na manutenção, o fósforo é o nutriente utilizado com maior déficit pelos agricultores familiares.

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This study aimed to evaluate the use of technical recommendations for soil sampling, liming and use of chemical fertilizers in the cultivation of soybean (Glycine max), by family farmers in the municipality of Mato Rico - PR. To this end, 50 field interviews with farmers producing soybeans were performed. The information analyzed was collected with a pre-established form that included questions about the different stages of cropping. Soil analysis of each farm on the soybean 2012/2013 season was also requested. Through the interpretation of soil analysis were defined need for liming, fertility levels, fertilizer rates for correction and maintenance. The data collected with the form were compared with the technical recommendations. For farmers interviewed soil sampling and liming principles are still not fully considered. The composition of single samples showed insufficient numbers in 82 % of the farms. Further, 80 % of the properties require liming and for both the correction and maintenance fertilization, phosphorus was the nutrient with more divergence.(AU)

O presente trabalho teve como objetivo avaliar a utilização das recomendações técnicas, quanto a amostragem do solo, calagem e uso de fertilizantes químicos formulados no cultivo da soja (Glycine max), por agricultores familiares do Município de Mato Rico -PR. Para isso, foram realizadas 50 entrevistas de campo com agricultores familiares produtores de soja. As informações analisadas foram coletadas com um formulário pré-estabelecido, que incluía questões a respeito das etapas de produção. Também foi solicitada a análise de solo de cada propriedade relativa à safra de soja 2012/2013. Através da interpretação das análises de solo foram definidos: necessidade de calagem, níveis de fertilidade, doses de fertilizantes para correção e/ou para manutenção. Os dados levantados por meio do questionário foram comparados com as recomendações técnicas. Para os produtores entrevistados a amostragem de solo e a calagem são princípios ainda não considerados plenamente. A composição de amostras simples apresentou número insuficiente em 82 % das propriedades. De acordo com a interpretação das análises de solo, 80 % das propriedades necessitam de calagem. Com relação a adubação, tanto na de correção quanto na manutenção, o fósforo é o nutriente utilizado com maior déficit pelos agricultores familiares.(AU)

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