Efecto de los cultivos de cobertura invernales sobre el microbioma del suelo: revisión sistemática de la literatura / Effect of winter cover crops on the soil microbiome: a systematic literature review

Resumen La inclusión de cultivos de cobertura invernales (CCI) en un sistema de siembra directa (SD) en reemplazo del barbecho constituye una alternativa promisoria para mejorar la salud del suelo y contribuir a la sustentabilidad ambiental de los sistemas agrícolas. Esta revisión ofrece un panorama integral de los efectos sobre el microbioma del suelo que tiene la introducción de CCI en rotación con cultivos de verano en sistemas de SD vs. el barbecho desnudo. Se realizó una búsqueda sistemática de la literatura que reporta los efectos de los CCI sobre los parámetros de abundancia, actividad y diversidad microbiana del suelo. Combinando 7 criterios de búsqueda se seleccionaron y analizaron 22 trabajos. El conjunto de resultados de esos trabajos muestra que la actividad enzimática del suelo se ve favorecida con la inclusión de CCI en la rotación, principalmente si estos se componen de leguminosas y mezclas de especies. Más de la mitad de esos trabajos reportan una mayor biomasa microbiana con CCI que con barbecho. Además, se advierte que los efectos de los CCI sobre los parámetros microbianos son independientes de la duración de los ensayos. Sin embargo, aún se necesitan más investigaciones básicas que permitan reducir la heterogeneidad entre estudios y comprender las complejas interacciones que ocurren entre los CCI y el microbioma del suelo.

Abstract The inclusion of winter cover crops (WCC) in no-till (NT) systems in replacement of bare fallow is a promising alternative to improve soil health and consequently, contribute to environmental sustainability of agricultural systems. This review provides a comprehensive evaluation of the effects of the use of WCC in rotation with summer cash crops under NT systems on the soil microbiome versus bare fallows. A systematic literature search was conducted to evaluate the impact of WCC on microbial parameters indicative of abundance, activity and diversity. Twenty-two papers were selected based on seven combined criteria. The results of this review show that enzyme activities in soil are enhanced with the inclusion of WCC in the rotation, particularly those that include legumes and mix of species. ln general, more than half of the analyzed papers report higher microbial biomass in soils with WCC than in bare fallow. Interestingly, the effects of WCC on microbial parameters are independent of the duration of the experiments. However, more basic research is necessary to reduce the heterogeneity of the studies and to better understand the complexity of the interactions between WCC and the soil microbiome.

Management of white mold of soybean using winter cereal straw / Manejo do mofo-branco na cultura da soja pelo uso de cobertura do solo com cereais de inverno

ABSTRACT: The management of white mold (Sclerotinia sclerotiorum(Lib.) De Bary) has been one of the main production limitations faced by soybean (Glycine max L.) producers. Considering the complex management of this disease and resistance structure of the pathogen, the present study was conducted in the municipalities of Guarapuava and Palmas in Paraná with the objective of managing the white mold of soybean using straws of winter cereals, such as oat, rye, and triticale. Initially, the three winter cereals were cultivated simultaneously in both the study areas. Straw production, plant height, and shoot fresh and dry weight were evaluated. Subsequently, BMX Apollo soybean was cultivated on cereal straws, and the incidence and severity of white mold were evaluated. In the in vitro experiment, 20 sclerotia covered by a layer of cereal (oat, rye, and triticale) straws were added and carpogenic germination was observed only in the control treatment after 98 days. Regardless of the study site, rye presented greater height and fresh weight than the remaining two cereals. Soybean cultivation on winter cereal straw reduced the incidence and severity of white mold. Cultivation on rye straw reduced mold incidence by 77.7% and 76.6% in Palmas and Guarapuava, respectively.

RESUMO: O manejo do mofo branco (Sclerotinia sclerotiorum) tem sido um dos principais limitantes de produção enfrentados por produtores de soja. Tendo em vista a complexidade do manejo desta doença e da estrutura de resistência do patógeno, o presente trabalho foi conduzido nos municípios de Guarapuava e Palmas - Paraná visando o manejo do mofo branco na cultura da soja utilizando palhadas de cereais de inverno, aveia, centeio e triticale. Inicialmente, cultivou-se os diferentes cereais de inverno, simultaneamente, nas duas áreas de estudo (Guarapuava e Palmas - PR). Avaliou-se a produção de palhada, a altura de plantas, a massa verde e seca da parte aérea. Posteriormente, semeou-se soja 'BMX Apolo' sobre as palhadas de cereais e avaliou-se a incidência e a severidade do mofo branco. No experimento in vitro, adicionou-se 20 escleródios cobertos por uma camada de palhas (aveia, centeio e triticale) e após 98 dias, observou-se germinação carpogênica somente no tratamento testemunha. Independentemente do local de estudo, o centeio destacou-se com maiores altura e massa verde. O cultivo sobre palhada de cereais de inverno reduziu a incidência e severidade de mofo branco com destaque para a palhada de centeio, reduzindo a incidência da doença em 77,7% e 76,6%, em Palmas e Guarapuava, respectivamente.

Ammonia volatilization in response to coated and conventional urea in maize crop field / Volatilização de amônia utilizando ureia convencional e revestida na cultura do milho

The properly measurement of gas emissions and nutrient availability to crops using technologies such as polymer-coated urea are required to monitored the possible nitrogen (N) fertilizer pollution in the environment. This study aimed to evaluate N loss through ammonia volatilization from polymer-coated and conventional urea in maize field trials under two different environments. The study was carried out in Chapadão do Sul and Selvíria State of Mato Grosso do Sul evaluating the first and second harvest of maize plants. Nitrogen fertilizers were applied as polymer-coated, conventional urea and control plots were used as reference to evaluate N loss through volatilization (3, 6, 9, 12, and 15 days after fertilizer application). The peak of ammonia volatilization was observed during the first three days after fertilizer application corresponding up to 44% of total N supplied. Polymer-coated urea had promising results showing less ammonia volatilization during the first crop. However, the same result was not observed for second crop.

A necessidade de mensurar adequadamente a emissão de gases e também o fornecimento de nutrientes às culturas por tecnologias como o revestimento da ureia com polímeros são necessários para monitar a possível poluição de fertilizantes nitrogenados no ambiente. Assim, o objetivo desse trabalho foi determinar as perdas de nitrogênio (N) por volatilização pela ureia convencional e ureia revestida compolímero, em duas épocas de cultivo do milho (Zea mays L.), em duas regiões do cerrado brasileiro. Os trabalhos foram desenvolvidos em Chapadão do Sul e Selvíria, Mato Grosso do Sul - Brasil, na cultura do milho "primeira safra" e "segunda safra", respectivamente. Os tratamentos foram constituídos pela ureia e ureia revestida por polímero aplicada em cobertura além de um tratamento controle (sem N) em função de épocas de monitoramento das perdas de N por volatilização (3, 6, 9, 12 e 15 dias após a adubação) com 5 repetições. Foi mensurado as perdas de N por volatilização nas respectivas épocas e o total acumulado no período. O pico de volatilização ocorreu durante os três primeiros dias, atingindo patamares de até 44% do total de N fornecido. O revestimento da ureia com polímeros apresentou resultados promissores, diminuindo as perdas de N-NH3 por volatilização no milho "primeira safra". Todavia, os resultados obtidos no milho "segunda safra" não permitem generalizar tais benefícios.

Monitoring and evaluation of need for nitrogen fertilizer topdressing for maize leaf chlorophyll readings and the relationship with grain yield

The study was carried out for two years in maize in succession to the wheat using no tillage system in a distroferric Red Latosol (Hapludox). Methods of management nitrogen fertilizer (120 kg ha-1) with ammonium sulphate were studied; the fertilizer was applied in maize sowing or in maize topdressing, and N with previous application in wheat sowing. In addition, leaf chlorophyll reading was used as an indicator for the need for topdressed nitrogen fertilizer. Nitrogen supply index (NSI) was shown to be effective at predicting need for topdressed nitrogen fertilizer for maize. The application of N improved the yield of the maize independent of the management system. The flowering stage was carried out at the appropriate time in order to estimate the nitrogen nutrition state and yield of maize using the relative chlorophyll level (RIC).

Exchangeable basic cations and nitrogen distribution in soil as affected by crop residues and nitrogen

In this work, a greenhouse experiment was conducted to study the effects of N fertilization and residues of pearl millet, black oats and oilseed radish on pH and Ca, Mg, K, NO3-, and NH4+ distribution within the profile of a Distroferric Red Latosol. The equivalent of 8 t ha-1 of plant residues were placed on soil surface. Lime was applied on the soil surface and nitrogen was applied over the straw at 0, 50, 100, and 150 mg kg-1, as ammonium nitrate. Corn was grown for 57 days. Calcium contents and pH in the soil profile were decreased by Pearl millet residue, while black oat and oilseed radish increased Ca contents and these effects are not related with Ca contents in residue tissue. However, the presence of plant residues increased nitrate, ammonium, and potassium contents in the deeper layers of the pots.

Profundidade de semeadura e crescimento inicial de espécies forrageiras utilizadas para cobertura do solo / Depth of sowing and initial growth of forage species used for soil coverage

O uso do consórcio entre plantas de cobertura e culturas anuais, no Cerrado, tem sido prática cada vez mais difundida, pela possibilidade de implantação das forrageiras durante o desenvolvimento das culturas anuais, através da diferença de profundidade e sistema de semeadura. Objetivou-se, neste trabalho avaliar a emergência e algumas características agronômicas de quatro espécies de plantas de cobertura, em diferentes profundidades, visando ao seu emprego na consorciação e sobressemeadura em culturas anuais. O experimento foi conduzido em casa-de-vegetação, no delineamento experimental de blocos ao acaso, em arranjo fatorial 4 x 7, composto pelas plantas de cobertura Brachiaria brizantha, B. decumbens, B. ruziziensis e Panicum maximum cv. Tanzânia, e por seis profundidades de semeadura e um sistema de cobertura de sementes (0 sem cobertura, 0 com cobertura, 1, 4, 8, 10 e 15 cm). As sementes foram semeadas em vasos e as plantas cultivadas por 40 dias. Avaliou-se o índice e o tempo de emergência, a altura de plantas, a fitomassa verde e seca da parte aérea, a área foliar, a fitomassa seca radicular e a densidade de comprimento radicular. O maior desenvolvimento das plantas estudadas foi detectado nas semeaduras até 1 cm de profundidade. O P. maximum não apresentou aptidão para uso em consórcio com culturas anuais.Não se recomenda a semeadura das plantas de cobertura a partir de 10 cm.

The use of the consortium between cover crops and annual crops in the Cerrado, is an increasingly widespread practice, because of the possibility of deployment of cover crops during the development of annual crops by the difference in depth and seeding system. The objective was to evaluate the emergency and some agronomic characteristics of four species of cover crops at different seeding depths, to use them in consortium and oversown in annual crops. The experiment was conducted in a greenhouse, and the experimental design of randomized blocks in factorial arranged 4 x 7, where it was four cover crops: Brachiaria brizantha, B. decumbens, B. ruziziensis and Panicum maximum cv. Tanzania, and six depths of sowing and a cover of seed system (0 cm without any mulch, 0 cm with a mulch of soybean leaves, 1, 4, 8, 10 and 15 cm). The cover crops were cropped in vase for 40 days. We evaluated emergence index, emergence time, plant height, green biomass and dry biomass of the above-ground part, leaf area, root dry biomass and root length density. The largest development of the cover crops was detected in the sowing up to 1 cm of depth. The P. maximum showed no ability to use in consortium with annual crops. The sowing of the cover crops from 10 cm is not recommended.

Qualidade física de neossolo quartzarênico submetido a diferentes sistemas de uso agrícola / Physical quality of quartzarenic neosol submitted to different systems of agricultural use

Apesar da existência de informações descritivas sobre solos arenosos das regiões tropicais, àquelas referentes ao manejo e conservação são escassas. No presente estudo, objetivou-se avaliar as alterações dos atributos físico-hídricos de um Neossolo Quartzarênico Órtico em função do uso e manejo com vistas à definição de sistemas de manejo sustentáveis. O estudo foi conduzido no município de Mineiros, GO, em áreas submetidas a cinco sistemas de uso e manejo do solo, sendo: Pastagem (PAS), Plantio direto de Soja (PDS) e de milho (PDM), Integração agricultura-pecuária (IAP) e cerrado nativo (CER). Coletaram-se cinco amostras por sistema nas camadas de 0 a 10 e 10 a 20 cm no inverno de 2005 e verão de 2006, para avaliação da densidade do solo, micro e macroporosidade e condutividade hidráulica do solo saturado. Os atributos físico-hídricos avaliados não variaram com a época de amostragem. Os valores de microporosidade indicam baixa retenção da água disponível às plantas. O uso agrícola do solo promoveu alterações em todos os atributos avaliados. A macroporosidade do solo foi o atributo mais sensível às alterações estruturais decorrentes do manejo, contudo, sem apresentar valores considerados limitantes ao crescimento das plantas. A redução da condutividade hidráulica do solo saturado em áreas de atividade antrópica comprometeu a qualidade do solo e pode afetar a recarga do lençol freático e aumentar o processo erosivo. A manutenção da cobertura vegetal do solo é considerada medida-chave para exploração agropecuária nessas áreas.

In spite of the existence of descriptive information on sandy soils in tropical areas, information regarding management and conservation is scarce. The present study aimed at evaluating changes in the physical-hydric attributes of Orthic Quartzarenic Neosol resulting from use and management having in view the definition of sustainable management systems. The study was carried out in the municipal district of Mineiros, GO, in areas submitted to five systems of use and management of the soil: pasture (PAS), soybeans under no-till (PDS), corn under no-till (PDM), agriculture-livestock integration (IAP), and native savannah (NSAV). Five samples were collected per area, at the depths of 0-10 and 10-20 cm, in the winter of 2005 and in the summer of 2006, for evaluation of bulk density, micro and macroporosity, and saturated soil hydraulic conductivity. The physical-hydric attributes evaluated did not vary within the sampling period. Microporosity values indicate low retention of the water available to the plants. Agricultural land use of the soil promoted alterations in all the appraised attributes. The macroporosity of the soil was the attribute most sensitive to structural changes resulting from management, but it did not, however, present values considered limiting to plant growth. The reduction of saturated soil hydraulic conductivity in human activity areas endangered the quality of the soil and it can affect the recharge of the water table and increase the erosive process. Maintenance of the soil covering is considered the key measure for agricultural exploration in these areas.

Yield response to fertilization strategies in no-tillage soybean, corn and common bean crops

Two research fields were conducted on a Haplohumox from 1998 and to 2005. The study aimed to evaluate the strategies for starter fertilizer application on corn, soybean and common bean yield as well as the accumulation of earlier dry matter for corn in a no-tillage crop rotation system in south of Brazil. There was no increase in the yield of soybean with phosphorus and potassium application for at least seven seasons, while corn and common bean showed increased yields with phosphorus, potassium and nitrogen application. For soybean, corn and common beans in no-tillage systems with high levels of phosphorus and medium of potassium, the starter fertilizer can be applied in any of the methods evaluated and in any of the period considered. The presence or absence of potassium in the furrow, phosphorus sources and row preparation components provided similar yields to corn, soybean and common bean.

Dois ensaios foram conduzidos simultaneamente a campo entre os anos de 1998 e 2005, em um Latossolo bruno, no sul do Brasil. O objetivo foi avaliar o efeito de estratégias de aplicação de adubo mineral de semeadura sobre a produtividade de milho, soja e feijão, bem como sobre o acúmulo inicial de matéria seca no milho, em uma rotação de culturas e no sistema plantio direto. A ausência de aplicação de fósforo e potássio por sete anos não diminuiu a produtividade da soja, mas a aplicação destes nutrientes e nitrogênio aumentou a produtividade de milho e feijão. Para soja, milho e feijão, sob sistema plantio direto e altos teores de fósforo e médios de potássio, a adubação de semeadura pode ser realizada de todas as formas avaliadas e em qualquer época considerada. A presença ou não de potássio no sulco, as fontes de fósforo e os mecanismos sulcadores proporcionaram produtividades semelhantes de milho, soja e feijão.

Método de avaliação visual da qualidade da estrutura aplicado a Latossolo Vermelho Distroférrico sob diferentes sistemas de uso e manejo / Visual assessment soil quality structure methodology applied to Oxisol under different soil use and management

O aumento da demanda pela avaliação da qualidade da estrutura do solo para o adequado crescimento de plantas tem motivado pesquisadores a desenvolverem técnicas visuais de avaliação, a campo, simples e confiáveis para esse fim. No Brasil, um número reduzido de estudos foi realizado empregando métodos visuais de diagnóstico do estado estrutural de solos no campo. Esse trabalho testou a hipótese de que o método de Avaliação Visual da Qualidade da Estrutura do Solo desenvolvido por BALL et al. (2007) para solos de clima temperado pode ser aplicado na identificação de campo da qualidade estrutural de um Latossolo Vermelho Distroférrico sob diferentes sistemas de uso e manejo. Para isso, foram avaliadas amostras indeformadas coletadas de mata preservada (M), sistema de integração lavoura-pecuária (ILP) e sistema plantio direto (SPD). A avaliação da estrutura apoiou-se na aparência, na resistência e nas características das unidades estruturais de blocos de solo e foi definida por cinco escores visuais de classificação de qualidade. O método empregado permitiu distinguir a qualidade do solo de diferentes sistemas de uso e manejo a partir da avaliação da estrutura da camada estudada.

The increasing demand for assessing soil structure for crop growth has motivated researchers to develop simple and reliable visual indicators to assess soil structure at the field. There are a few records in Brazil indicating the use of visual techniques for assessing soil physical quality. This paper tested the hypothesis that the Visual Soil Structure Quality Assessment methodology developed by BALL et al. (2007) is reliable for identifying the structural quality of tropical and subtropical soils under different soil management systems. Therefore, the overall objective of this paper was to visually identify the structural quality of an Oxisol under forest, crop-livestock rotation and no-till system. The structure evaluation was based on appearance, strength and characteristics of structural units from soil blocks, and was defined by five visual scores from the classification quality. The method allows distinguishing soil quality of the different soil use and management systems from the evaluation of the layer sampled.

Sistemas de dessecação antecedendo a semeadura direta de milho e controle de plantas daninhas / Desiccation systems prior to no-till corn sowing and weed control

No sistema de plantio direto, a escolha do momento adequado para a dessecação da cobertura vegetal antecedente à semeadura é fundamental para o êxito da cultura do milho. O objetivo do trabalho foi avaliar os efeitos sobre a cultura do milho de três sistemas de dessecação de manejo antecedendo o plantio direto combinados com três métodos de controle de plantas daninhas, em áreas com alta densidade de infestação de ervas. Os tratamentos foram arranjados em esquema fatorial (3x3) + 1, em delineamento de blocos casualizados, com cinco repetições. Os três sistemas de dessecação avaliados foram: (1) dessecação de manejo realizada imediatamente antes da semeadura - sistema Aplique-Plante ("AP"); (2) dessecação de manejo realizada sete dias antes da semeadura direta (DAS) ("7 DAS"); e (3) manejo antecipado ("MA"), quando as dessecações foram realizadas aos 25 e 1 DAS do milho. Após a emergência da cultura, as opções de controle foram: (1) nenhum controle de plantas daninhas; (2) capina manual e (3) aplicação de mesotrione + atrazine + óleo mineral em pós-emergência, além de uma testemunha sem manejo e sem controle em pós-emergência. Verificou-se que, após a emergência da cultura, a utilização do MA proporcionou maior controle das plantas daninhas, em comparação com os sistemas AP e 7 DAS. Evidenciou-se um atraso de crescimento nas plantas de milho crescidas nas áreas onde foi utilizado o sistema AP. Observou ainda que, independentemente do método de controle de plantas daninhas utilizado em pós-emergência, os maiores rendimentos de grãos de milho ocorreram no MA com ganhos que variaram entre 593 a 1060 kg ha-1.

The adequate timing for cover crop management before sowing is fundamental for the success of no-till corn. This research aimed to evaluate the effects on corn growth and yield of three burndown systems before no-till sowing, combined with three weeds control methods after crop emergence, in areas with high density of weeds. Treatments were arranged in a factorial scheme (3x3) + 1, randomized block design and five replications. The three burndown methods evaluated were: (1) burndown right before crop sowing ("AP"); (2) burndown seven days before crop sowing ("7 DAS"); and (3) antecipated burndown ("MA"), composed of herbicide application, at 25 days and 1 day before crop sowing. After corn emergence, weed control treatments were: (1) no control; (2) manual weeding; and (3) mesotrione + atrazine + mineral oil applied at post-emergence, and an untreated check, with no burndown and no post-emergence weed control. The burndown system MA improved weed control after crop emergence compared to AP and 7 DAS. Delay of corn growth occured in areas where AP burndown was used. Regardless the method of post-emergence weed control, the highest grain yields were registered in MA, with gains from 593 to 1060 kg ha-1.

Avaliação do custo energético de diferentes operações agrícolas mecanizadas / Evaluation of the energetic cost in different mechanized agricultural operations

Com o propósito de aumentar a eficiência de uso de insumos energéticos utilizados na agricultura tropical, procurou-se determinar o custo energético (MJ ha-1) das principais operações agrícolas mecanizadas em quatro sistemas de preparo do solo para a semeadura do milho e quantificar sua possível redução, utilizando os sistemas de preparo conservacionistas, em relação ao sistema convencional. O experimento foi conduzido na Universidade Federal de Viçosa - UFV. O delineamento experimental foi em parcelas subdivididas com quatro tratamentos e nove repetições, totalizando 36 parcelas experimentais. Foram avaliadas a densidade do solo, teor de água do solo e resistência do solo a penetração, o consumo de combustível e o custo energético. O plantio direto foi o sistema que proporcionou menor consumo de combustível, seguido pelo sistema de cultivo mínimo com grade de disco leve, preparo reduzido e preparo convencional, respectivamente. O plantio direto teve um custo energético de 52,72 por cento do custo do sistema convencional e o cultivo mínimo foi de 77,52 por cento, possibilitando economizar entre 1216,51 e 578,39 MJ ha-1, respectivamente, equivalente a 25,45 e 12,10 L de óleo diesel para cada hectare trabalhado.

This study was carried out to increase the efficiency of energy inputs used in tropical agriculture, so the energy cost (MJ ha-1) of the main mechanized agricultural operations was determined in four soil preparation systems for seeding of maize. In addition, the possible reduction of this cost by the conservationist preparation systems was quantified, relative to the conventional system. The experiment was conducted in the Universidade Federal de Viçosa- MG, by using the split-plot design with four treatments and nine replicates, total of 36 experimental plots. The following variables were analyzed: soil density, soil water content, soil resistance to penetration, fuel consumption and energy cost. The no-till cropping provided the lowest fuel consumption, followed by the minimum cropping system with light-disk grate, the reduced preparation and the conventional one. The energy cost of the no-till planting was 52.72 percent the cost of the conventional system, where as the minimum cropping was 77.52 percent, therefore turning possible to save between 1216.51 and 578.39 MJ ha-1, respectively, which corresponds to 25.45 and 12.10L the diesel oil in each hectare.