Organic matter compartments in an Ultisol under integrated agricultural and livestock production systems in the Cerrado / Compartimentos da matéria orgânica em Argissolo sob sistemas integrados de produção agropecuária no Cerrado

Integrated agricultural production systems have the potential to increase organic matter content, which is reflected in the soil carbon (C) and nitrogen (N) concentrations. Here, we evaluated the C and N stocks and its compartments in a typical distro cohesive yellow Ultisol under the no-till (NT) and crop-livestock integration (CLI) systems, in eastern Maranhão. Five areas with different management strategies were evaluated, more specifically, one area was managed under the NT system in succession for 14 years (soybean/millet), three areas had different CLI system adoption histories (i.e., CLI was adopted 2, 4, or 8 years prior to sample collection); and finally, one area consisted of native Cerrado (savannah) vegetation. Soil samples were collected at depths of 0-0.10, 0.10-0.20, 0.20-0.30, and 0.30-0.50 m,to analyze the content and total stocks of carbon (C) and its compartments (physical and chemical), N content, soil microbial biomass, and basal respiration. Results revealed higher content and stock of C and N in areas with CLI. The principal humic substance reported was humin, and higher concentrations of C associated with minerals were present in areas under more recent CLI adoption (2 and 4 years). We demonstrated that the adoption of CLI, even if recent, leads to immediate increases in the concentrations of C and its fractions as a result of using forage crops. NT for 14 years and CLI for 8 years exhibited higher levels of C management and higher soil biological activity due to the greater stability of these systems.

Os sistemas integrados de produção agropecuária possuem potencial de incrementar a matéria orgânica, com reflexos nas concentrações de carbono e de nitrogênio no solo. O objetivo do trabalho foi avaliar estoques de carbono e nitrogênio e seus compartimentos em um Argissolo Amarelo Distrocoeso típico sob plantio direto e integração lavoura-pecuária no Leste maranhense. Os manejos avaliados foram: sistema de plantio direto em sucessão há 14 anos (soja/milheto), três áreas com diferentes históricos de sucessão com a adoção do sistema integração lavoura-pecuária (ILP), sendo dois, quatro e oito anos, além de uma área de Cerrado nativo. Foram coletadas amostras de solo nas profundidades de 0,00-0,10; 0,10-0,20; 0,20-0,30; 0,30-0,50 metros para análise de teores e estoques totais de carbono (C) e de seus compartimentos (físico e químico), nitrogênio (N) e da biomassa microbiana do solo e respiração basal. Os resultados revelam maior teor e estoque de C e N nas áreas com ILP. A substância húmica predominante foi a humina e maiores concentrações do carbono associado a minerais estiveram presentes na área sob ILP mais recente (dois e quatro anos). A adoção da ILP, mesmo que recente, proporciona incrementos imediatos nas concentrações de C e suas frações em função do emprego de forrageiras. O plantio direto há 14anos e ILP há oito anos são sistemas com maior índice de manejo do C, como, também, apresentam maior atividade biológica do solo, devido à maiores estabilidade destes sistemas.

Soil microbiological properties and enzyme activity in agroforestry systems compared with monoculture, natural regeneration, and native Caatinga / Propriedades microbiológicas e atividade enzimática do solo sob sistemas agroflorestais comparado com monocultura, regeneração natural e caatinga nativa

The objective of this study was to evaluate the influence of agroforestry systems of different ages (AFS1: one-year old; AFS5: five-years old) on the biological attributes of soil; the following systems were used for comparison: a slash-and-burn (SBF) farming area, Caatinga which has been undergoing regeneration for 6 years (CaR6), and native Caatinga (NCa) in Brazil. Enzyme activity, abundance and composition of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF), and production of glomalin-related soil proteins (GRSP) were evaluated at soil depths of 0­0.05 m. AMF species composition in the AFS was more similar to that in the NCa than in the SBF and CaR6 systems. In the rainy season, sporulation was most abundant in the AFS-1, CaR6, and SBF systems, whereas GRSP concentrations were highest in the AFS5 during the dry season. Acid phosphatase and arylsulfatase enzyme activity was lower in the AFS1 soils than in the NCa and SBF soils (rainy period), and levels of ß-glucosidase and fluorescein diacetate hydrolysis in the AFS were equal to or higher than those in the NCa in the dry season but lower in the rainy season. AFS thus appear to promote the maintenance of soil biological quality, and may be more sustainable than SBF farming systems in the Brazilian Caatinga over the long term.

O objetivo do estudo foi avaliar a influência de sistemas agroflorestais (AFS1: um ano de idade; AFS5: cinco anos de idade), nos atributos biológicos do solo usando como referência, uma área de agricultura de corte e queima (SBF), Caatinga em regeneração há 6 anos (CaR6), e Caatinga nativa (NCa), in Brasil. A atividade enzimática, a abundância e composição dos fungos micorrízicos arbusculares (AMF), e a produção de proteína do solo relacionada à glomalina (GRSP) foram avaliados, na profundidade de 0-5 cm do solo. A composição das espécies de AMF nos AFS foi mais semelhante a observada na NCa, do que os sistemas SBF e CaR6. Na estação chuvosa, a esporulação foi mais abundante em AFS-1, CaR6 and SBF quando comparada as outras áreas, enquanto a GRSP apresentou maiores teores no AFS5 no período seco. AFS1 apresentou atividade da fosfatase ácida e arilsulfatase inferiores tanto a NCa quanto a SBF, no período chuvoso. No período seco, a atividade de ß-glicosidase e a hidrólise do diacetato de fluoresceína (FDA) na AFS foram iguais ou superiores a Nca, mas menor no período chuvoso. Verifica-se que os AFS são potenciais para a manutenção da qualidade biológica do solo, podendo, em longo prazo, serem mais sustentáveis que a SBF, em ambiente de Caatinga.

Estoques de C e de N e produtividade do milho sob sistemas de preparo e adubação nitrogenada em um Latossolo Vermelho-Amarelo do cerrado piauiense / C and N stocks and maize yield under tillage systems and nitrogen fertilization at Red Yellow Latosol in the savanna of the Piauí State

Os estoques totais de carbono orgânico (C) e nitrogênio (N) e a produção de culturas são influenciados pelo preparo do solo, pelo aporte de resíduos e pela fertilização nitrogenada. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito de diferentes sistemas de preparo associados às doses de nitrogênio sobre a produtividade do milho e os estoques de C e N de um Latossolo Vermelho-Amarelo no cerrado piauiense. O experimento foi realizado no Município de Baixa Grande do Ribeiro, sudeste do Estado do Piauí. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso, em esquema fatorial 2 x 5, (dois sistemas de preparo: (plantio direto (PD) e convencional (PC) e; cinco doses de nitrogênio (0, 60, 120, 180 e 240kg N ha-1)), com seis repetições. Foram avaliados a produtividade de grãos (PG), os aportes de C e N, provenientes da cultura do milho, e os estoques de C e N no solo, nas camadas de 0-5, 5-10, 10-20 e 20-40cm. As doses de N ocasionaram resposta quadrática na produtividade de grãos e no aporte e estoque de C e N, tanto no PC, quanto no PD. As maiores produtividades de grãos foram obtidas com as doses de 138 e 134kg N ha-1 para PC e PD, respectivamente. Os maiores aportes de C e N no PC foram observados nas doses de 140 e 175kg ha-1 de N e no PD, nas doses de 139 e 100kg ha-1 de N, respectivamente. A adubação nitrogenada aumentou os estoques de C no solo, no sistema PD, em comparação ao PC, nas camadas de 0-5 e 5-10cm. A adoção do sistema plantio direto em combinação com aplicação balanceada de fertilizante nitrogenado é importante para construção da matéria orgânica em solos do cerrado piauiense.

Total soil organic carbon (C) and nitrogen (N) stocks and crop yield are influenced by tillage, biomass input from crop and nitrogen fertilization. This research aimed to evaluate the effect of different tillage systems associated to nitrogen doses on corn yield and C and N stocks in the Red Yellow Latosol in savanna of Piauí state, Brazil. The experiment was carried out in Baixa Grande do Ribeiro, south of Piauí state. The treatments were distributed in a randomized complete blocks and factor arrange 2x5, two tillage systems (no-tillage (NT) and conventional (CT)) and five nitrogen doses (0, 60, 120,180 and 240kg ha-1 N), respectively, with six replications. The corn grain yield (GY) and C and N inputs were measured and C and N soil stocks were evaluated in the 0-5, 5-10, 10-20 and 20-40cm. N doses caused a quadratic response in the grain yield, C and N inputs from maize crop and soil C stocks in both tillage systems. Higher GY were obtained by 138 and 134kg N ha-1 to CT and NT, respectively. Higher C and N inputs were obtained by 140 and 175kg N ha-1, in the CT and by 139 and 100kg N ha-1 in the NT system, respectively. Nitrogen fertilization increased soil C stocks in the NT comparing to CT in the 0-5 and 5-10 depths. No tillage adoption combined with balanced nitrogen fertilization can be important to soil organic matter production in soils under cerrado of Piauí state.

Modelo Century de dinâmica da matéria orgânica do solo: equações e pressupostos / Century model of soil organic matter dynamics: equations and assumptions

A modelagem de processos biológicos tem por objetivos o planejamento do uso da terra, o estabelecimento de padröes ambientais e as estimativas dos riscos reais e potenciais das atividades agrícolas e ambientais. Diversos modelos têm sido criados nos últimos 25 anos. Century é um modelo mecanístico que analisa em longo prazo a dinâmica da matéria orgânica do solo e de nutrientes no sistema solo-planta em diversos agroecossistemas. O submodelo de matéria orgânica do solo possui os compartimentos ativo (biomassa microbiana e produtos), lento (produtos microbianos e vegetais, fisicamente protegidos ou biologicamente resistentes à decomposiçäo) e passivo (quimicamente recalcitrante ou também fisicamente protegido) com diferentes taxas de decomposiçäo. Equaçöes de primeira ordem säo usadas para modelar todos os compartimentos da matéria orgânica do solo e a temperatura e umidade do solo modificam as taxas de decomposiçäo. A reciclagem do compartimento ativo e a formaçäo do passivo säo controladas pelo teor de areia e de argila do solo, respectivamente. Os resíduos vegetais säo divididos em compartimentos dependentes dos teores de lignina e nitrogênio. Por meio do modelo, pode-se relacionar matéria orgânica aos níveis de fertilidade e ao manejo atual e futuro, otimizando o entendimento das transformaçöes dos nutrientes em solos de diversos agroecossistemas