ABSTRACT The coffee sector is estimated to have a retail market value in excess of USD 83 billion, and over 125 million jobs have been created in the global coffee chain. The coffee specialty market has recently increased significantly, generating opportunities to certify coffee beans produced by sustainable practices. This avoids practices potentially harmful to the environment. Agroforestry, organic farming, intercropping, and soil conservation strategies are examples of sustainable alternatives in the production of coffee. In this review, we focus on practices for the sustainable management of coffee plantations that can help farmers fight problems caused by global warming. More specifically, we address soil organic matter and microbiota, the use of Urochloa grass as intercrop in coffee plantations, shading systems (including agroforestry), and organic coffee production. We concluded that from the agronomic viewpoint, we already have production techniques that can replace traditional ones with significant advantages accruing to the quality of coffee orchard ecosystems. Nevertheless, we need scientific research efforts to deal with the existing gaps and the engagement of the whole coffee chain as a means of guaranteeing an adequate profit to those smallholders who adopt and maintain sustainable practice and are capable of bringing several positive changes to the coffee crop, including the use of microbia-based commercial products and new organic sources of nutrients to complement chemical fertilizers and improve coffee quality.

ABSTRACT Coffee seedlings are commonly produced on substrate composed of a mixture of soil and cattle manure, supplemented with chemical fertilizers. Alternatives to reduce production costs and produce seedlings of greater quality and health include the use of commercial organic substrates, which require less handling. The use of beneficial microorganisms such as arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) can be considered a good alternative for production of more vigorous coffee seedlings. The main goal of this study was to evaluate the effect of the inoculation of AMF isolates on coffee seedlings development in a commercial organic substrate (based on coconut fiber) and conventional substrate (mixture composed of soil and cattle manure compost). Ten AMF were tested: Rhizophagus irregularis, Glomus macrocarpum, Claroideoglomus etunicatum, Rhizophagus clarus, Glomus spp., Gigaspora margarita, Acaulospora morrowiae, Acaulospora scrobiculata, Acaulospora spp., and Dentiscutata heterogamma. Plant growth, shoot P content, mycorrhizal colonization, extraradical mycelium length, phosphatase activity, and photosynthetic pigments were evaluated. The effects of mycorrhization depended on both the inoculated fungal species and the substrate for seedling cultivation. Inoculation of G. margarita, Acaulospora spp., and Glomus spp. in the conventional substrate conferred the best growth plant responses, increasing shoot biomass by 160 to 320%. In the commercial substrate, the most efficient AMF were R. clarus, Glomus spp, A. morrowiae and A. scrobiculata, with up to 149% of shoot biomass increase. The commercial organic substrate and the inoculation of some of the AMF isolates were highly beneficial to coffee seedlings development and can replace the use of the conventional substrate. These results open new opportunities for the use of AMF as an inoculant to improve coffee seedling production in commercial organic substrates.

A poluição do solo com metais pesados tem aumentado significativamente nos últimos anos, devido à ação antrópica. Diversas técnicas podem ser utilizadas para reverter ou minimizar a condição de contaminação do solo, porém muitas delas são prejudiciais ao solo. Uma alternativa é a utilização da fitorremediação, já que as plantas possuem a capacidade de absorver elementos do solo e, dessa maneira, promover sua descontaminação com teores excessivos de metais e outros elementos potencialmente tóxicos. A associação de plantas com fungos micorrízicos arbusculares (FMAs) pode influenciar a absorção desses elementos. Com o objetivo de avaliar o potencial fitorremediador de plantas de Stizolobium aterrimum associadas ou não a FMAs em solos com concentrações crescentes de Pb, realizou-se um experimento sob condições de casa de vegetação, em esquema fatorial 4 x 2. Os tratamentos consistiram na adição de quatro doses de Pb (0, 250, 500 e 1.000 mg dm-3) e da inoculação ou não de FMA. Os resultados mostraram que a planta foi tolerante ao Pb nas doses utilizadas. A associação com FMA não influenciou a absorção de Pb pela planta. No entanto, a micorrização influenciou a fixação biológica de N2, observando-se maior atividade da enzima nitrogenase em plantas micorrizadas. Apesar dos bons resultados obtidos com relação à tolerância dessa planta ao Pb, mais estudos precisam ser realizados acerca da absorção desse elemento, principalmente em solo multicontaminado, que é a realidade encontrada em sistemas poluídos.

Heavy metal pollution of soils has increased significantly in the last years owing to anthropic action. Several techniques can be used to revert or to minimize soil contamination, although many of these techniques are harmful to the soil. An alternative is to use a new technique, called phytoremediation, based on the ability of plants to take up elements from soils with excessive high levels of metals or of other potentially toxic elements and thus contribute to soil decontamination. The inoculation of plants with arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) can influence the absorption of these elements. The phytoremediation potential of Stizolobium aterrimum plants with or without AMF in soils with increasing lead concentrations was evaluated in a greenhouse experiment, in a 4 x 2 factorial design. The treatments consisted of the addition of four Pb rates (0, 250, 500 and 1000 mg dm-3) to the soil where black velvet bean plants associated or not with Glomus etunicatum AMF where grown. The results showed that black velvet bean was Pb tolerant at the tested rates. The association with AMF did not influence the Pb plant uptake. However, the mycorrhiza influenced biological nitrogen fixation by increasing the activity of the enzyme nitrogenase in mycorrhizal plants. Despite the good results obtained in relation to Pb tolerance of black velvet bean, further studies on the uptake of this element are needed, above all in the case of multicontaminated soils, as actually observed in polluted systems.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da adição de Ni ao solo (0, 2,3, 10,5, 47 e 210 mg kg-1), na presença e ausência de calcário, sobre: o desenvolvimento do feijoeiro; a fitodisponibilidade de Ni e algumas características biológicas do solo. O experimento foi conduzido em casa de vegetação, em Latossolo Vermelho distrófico. A dose de Ni de 210 mg kg-1 causou a morte de todas as plantas, tanto na presença como na ausência de calcário. Houve aumento da produção de grãos de feijão no tratamento que recebeu calcário. A concentração de Ni dos grãos aumentou com o incremento de Ni no solo, ultrapassando o limite máximo permitido, de 5 mg kg-1 de matéria fresca, na dose de 2,3 mg kg-1, indicando que a aplicação de calcário não foi suficiente para reduzir os teores de Ni no grão de feijão a níveis apropriados para o consumo. Observou-se diminuição da biomassa microbiana do solo nos tratamentos com altas concentrações de Ni, que foi acompanhada por aumento no qCO2. O qCO2 foi um indicador adequado do grau de estresse que teve a comunidade microbiana do solo com a adição de Ni.

The aim of this work was to evaluate the effect of Ni addition (0, 2.3, 10.5, 47 and 210 mg kg-1), in the presence and absence of lime, on: common beans development, Ni phytoavailability, and soil biological characteristics. A greenhouse experiment was conducted using a sample of a Rhodic Hapludox. Rate of 210 mg kg-1 of Ni caused plant death in both the absence and the presence of lime. Grain yield of common beans was higher in treatments with lime addition. However, grain Ni concentration increased with Ni addition, exceeding the maximum admissible value, of 5 mg kg-1 (fresh weight), already at rate of 2.3 mg kg-1. Lime addition was not enough to reduce grain Ni concentrations to permissible levels for consumption. The addition of high concentrations of Ni decreased soil microbial biomass, and this reduction was accompanied by an increase in the metabolic quocient. The qCO2 was an adequate indicator of the stress level caused by Ni addition on soil microbial community.

Realizou-se um experimento, em casa de vegetação, em arranjo fatorial 9 x 4, com o objetivo de avaliar o efeito de substratos orgânicos comerciais e inoculação de fungos micorrízicos arbusculares (FMAs) no desenvolvimento de mudas de cafeeiro, cultivar 'Catuaí Amarelo', IAC 62. Utilizaram-se substratos à base de fibra de coco (Golden Mix 11, Golden Mix 47 e Golden Mix 80), casca de pinus (Rendmax, Vida Verde com adubação, Vida Verde sem adubação e Terra do Paraíso), solo puro e solo + esterco (70% e 30%,v/v), inoculando-se os FMAs Glomus intraradices, Glomus etunicatum e Gigaspora margarita. Manteve-se um tratamento sem inoculação. Aos 200 dias após transplante avaliaram-se: altura, diâmetro do caule, número de folhas, matéria seca da parte aérea, matéria fresca da raiz, teor de fósforo na parte aérea, colonização radicular, comprimento do micélio externo, atividade da fosfatase ácida e teores de pigmentos fotossintetizantes nas folhas do cafeeiro. Independentemente da micorrização, o melhor crescimento das mudas foi obtido no substrato Vida Verde sem adubação. Os melhores efeitos da micorrização foram constatados nas plantas colonizadas por G. margarita e crescidas nos substratos convencional (solo + esterco) e Vida Verde com adubação, nas quais se verificaram mais eficácia na utilização de P, o que reverteu em maior crescimento e produção de biomassa, resultando em maior eficiência simbiótica. No substrato solo + esterco, a micorrização favoreceu a concentração de pigmentos fotossintetizantes e diminuiu a atividade da fosfatase ácida nas folhas do cafeeiro.

A greenhouse experiment with an alleatory factorial 9 x 4 scheme was carried out to evaluate the effects of different substrates and species of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) on the development of coffee plants, cultivar Catuaí Amarelo, IAC 62. Nine substrates were used: seven commercial organic substrates - four substrates containing composted pinus peel (Rendmax, fertilized Vida Verde, non- fertilized Vida Verde and Terra do Paraíso), three containing coconut fiber (Golden Mix-11, Golden Mix- 47 and Golden Mix 80) and two using soil - a mixture of 70% soil and 30% cattle manure, usually used by the producer, and soil alone. The AMF were Glomus intraradices, Glomus etunicatum and Gigaspora margarita, and a control without AMF inoculation. The plants were harvested 200 days after transplanting and the following variables were analyzed - height, number of leaves, stem diameter, shoot dry weight, root fresh weight, shoot P content, mycorrhizal colonization, total extraradical mycelium, acid phosphatase activity and photosynthetic pigments. Better plant growth conditions were obtained in the substrate Vida Verde without fertilization, regardless of mycorrhiza. Plants colonized by G. margarita and cultivated in the conventional substrate (soil + manure) and Vida Verde with fertilization showed higher P amounts and index of P utilization efficiency, which reverted in better growth and biomass production, resulting in higher symbiotic efficiency. Mycorrhizal plants, cultivated in soil + manure, showed higher chlorophyll values and lower acid phosphatase activity in coffee leaves.

O efeito do cádmio na associação micorrízica e no teor e acúmulo de Cd na raiz e parte aérea de feijão de porco foi avaliado em condição de hidroponia. Os tratamentos consistiram da inoculação ou não de três espécies de fungos micorrízicos arbusculares (FMAs), Glomus etunicatum, G. intraradices e G. macrocarpum, e uma testemunha (ausência de FMA), duas concentrações de Cd ( 0 e 5 µmol L-1) e de P (1 e 10 mg L-1) na solução nutritiva. Foram determinados a colonização micorrízica, o comprimento do micélio extraradical, atividade da peroxidase nas raízes, crescimento das plantas e teor e acúmulo de Cd e P na raiz e na parte aérea das plantas. A associação micorrízica não promoveu crescimento das plantas mas aumentou a concentração foliar e radicular de Cd. O metal pesado foi acumulado principalmente nas raízes e somente uma pequena quantidade foi translocada para a parte aérea. A colonização micorrízica não foi influenciada pelo Cd adicionado, mas o micélio extrarradicular mostrou-se sensível ao metal, tendo sido reduzido em 25%, principalmente na menor concentração de P adicionado. Nesta mesma concentração de P, a adição de Cd reduziu a atividade da peroxidase nas raízes das plantas não colonizadas e nas colonizadas por G. macrocarpum. Entretanto, as raízes micorrizadas mostraram valores menores de atividade da enzima. Melhor desempenho da associação micorrízica foi constatado nas plantas colonizadas por G. etunicatum, o qual mostrou-se promissor na fitorremediação de solos contaminados por Cd quando em associação ao feijão de porco.

The effect of cadmium (Cd) on mycorrhizal association and on shoot and root Cd concentration was investigated in jackbean plants under hydroponic conditions. The treatments consisted of the inoculation of three different species of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF), Glomus etunicatum, G. intraradices and G. macrocarpum, and a non-inoculated control, two Cd (0 and 5 µmol L-1) and two P (1 and 10 mg L-1) levels in the nutrient solution. Mycorrhizal colonization, length of AMF extraradical mycelium, guaiacol peroxidase activity in roots, plant growth and root and shoot Cd and P concentrations were determined. Mycorrhizal status did not promote jackbean growth but in most of the cases mycorrhization increased root and shoot Cd concentrations. Cd ions were accumulated mainly in roots and only small amounts were translocated to the shoot. Cd addition did not affect root colonization by AMF but the AM extraradical mycelium (ERM) was sensitive to the added Cd. ERM length was reduced by 25% in the presence of Cd. This reduction was more pronounced under conditions of low P concentration. Also at this P concentration, Cd addition decreased guaiacol peroxidase activity in non-mycorrhizal roots and in roots colonized by G. macrocarpum. However, mycorrhizal roots maintained lower values of peroxidase activity. G. etunicatum showed the best performance when associated to jackbean plants and it could be a promising association for phytoremediation of Cd- contaminated soil.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da adição de chumbo (Pb) ao solo na biomassa e atividade microbianas do solo sob influência da rizosfera de soja micorrizada. O trabalho foi realizado em casa de vegetação, com delineamento inteiramente casualizado num esquema fatorial 4x2x2 utilizando-se 0, 150, 300 e 600 mg dm-3 de Pb, inoculação ou não do fungo micorrízico arbuscular (FMA), Glomus macrocarpum, e duas épocas de amostragem - florescimento e maturação da soja. Avaliaram-se o C da biomassa microbiana, a liberação de CO2 do solo e a atividade de três enzimas, desidrogenase, fosfatase alcalina e arilssulfatase. O Pb afetou negativamente o C da biomassa e a atividade da microbiota rizosférica, ocorrendo interação entre a presença de propágulos de FMA e o estádio de desenvolvimento da planta. A atividade da fosfatase alcalina foi a mais afetada pelas altas concentrações de Pb adicionadas ao solo, com redução de 60% na sua atividade, mostrando-se um indicador sensível do estresse metabólico da comunidade microbiana do solo causado pelo excesso de chumbo. A micorrização da soja influenciou de forma direta a microbiota rizosférica, resultando em maior atividade e biomassa, principalmente no estádio de maturação da soja. A microbiota do solo apresentou sintomas de estresse decorrentes da adição de chumbo.

The objective of this work was to evaluate the effects of lead addition on soil microbial biomass and activity under the influence of the rhizosphere of mycorrhizal soybean. The experimental design was completely randomized and arranged in a 4x2x2 factorial scheme, using 0, 150, 300 and 600 mg dm-3, inoculation or not of the arbuscular mycorrhizal fungus (AMF) Glomus macrocarpum and two sampling periods: soybean flowering and maturity. Microbial biomass C, soil respiration and the activity of three soil enzymes (deshydrogenase, alkaline phosphatase and arilsulphatase) were determined. The most affected enzyme was alkaline phophatase, whose activity was reduced in 60%, and which was a sensible indicator of the microbial metabolic stress caused by high Pb concentrations. Soybean mycorrhization directly influenced the rhizospheric microbiota leading to higher activity and biomass, mainly at soybean maturity stage. Soil microbiota showed stress symptoms due to Pb addition to soil.