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.

Chemical and microbiological indicators of quality in a yellow oxissol under conventional tillage of different ages / Indicadores microbiológicos e químicos de qualidade de um latossolo amarelo sob manejo convencional em diferentes idades

Brazil's agricultural production in Savanna soils has been highlighted due to significant yield gains in these areas. The present study aimed to evaluate changes in soil chemical and biological indicators of Piauí Savanna areas after 1 (PC1), 3 (PC3) and 6 (PC6) years under conventional tillage compared to a native Savanna forest (NF), used as control. Chemical (pH, P, Ca2+, Mg2+, K+, H+, Al3+ and organic carbon) and total organic carbon (TOC) and microbiological attributes (microbial biomass carbon (MBC), basal respiration, microbial quotient and metabolic quotient), were assessed. In PC6 and PC3 areas, Al³+, H+ + Al3+ and total organic carbon reduction and pH and nutrient content increase were observed in all layers evaluated. TOC was little influenced by time, since the change was gradual according to soil use. MBC and qMIC values were higher in the soil under natural vegetation, indicating adverse effects of monoculture managed with prolonged conventional tillage on these variables. PC6 soil had the highest qCO2 values in the depths of 0 to 0.20 and 0.20 to 0.40 m, which shows low efficiency of microorganisms in converting organic residue into microbial biomass in this system. Conventional management increased soil biological quality loss and favored chemical properties with its time of use.

A produção agrícola brasileira vem se destacando nos solos sob Cerrado devido aos ganhos significantes na produção e produtividade nessas áreas. Neste trabalho, objetivou-se avaliar as alterações nos indicadores químicos e biológicos do solo em áreas de Cerrado piauiense com 1 (PC1), 3 (PC3) e 6 (PC6) anos manejadas sob plantio convencional, em relação a uma mata nativa (MN) de Cerrado usada como controle. Foram avaliados atributos químicos (pH, P, Ca2+, Mg2+, K+, H+, Al3+ e carbono orgânico) e microbiológicos (carbono da biomassa microbiana, respiração basal, quociente microbiano e quociente metabólico). Nas áreas PC6 e PC3 foram observados, em todas as camadas avaliadas, redução dos teores de Al³+ e H+ + Al3+ e carbono orgânico total, e aumento do pH e teores dos nutrientes em relação aos demais sistemas. O COT mostrou-se pouco sensível com o tempo, visto que a mudança foi gradual conforme o uso do solo. Os valores de CBM e qMIC foram mais elevados no solo sob vegetação natural, indicando a ocorrência de efeitos adversos de monocultura manejada em sistema plantio convencional prolongado sobre essas variáveis. O solo sob PC6 mostrou o maiores valores de qCO2 nas profundidades de 0 a 0,20 e de 0,20 a 0,40 m que demonstra a baixa eficiência dos microrganismos em converter os resíduos orgânicos em biomassa microbiana neste sistema. O manejo convencional utilizado potencializou a perda de qualidade biológica do solo desses sistemas e favoreceu os atributos químicos com o tempo de uso.

Penetration resistance and density of a yellow oxissol under conventional management at different ages / Resistência a penetração e densidade de um latossolo amarelo sob manejo convencional em diferentes idades

Brazilian agriculture has been highlighted in Savanna areas due to significant gains in production and productivity in this biome. However, the production model with intensive use of machines for several years causes drastic changes in soil physical quality. This study aimed to investigate the influence of conventional management adoption time in a Yellow Oxissol on soil physical properties. Soil density, particle density, total porosity and soil resistance to penetration were assessed in areas under conventional management, in different usage times, in comparison to a native Savanna, which was used as control. The areas under conventional management contributed to increase the density and reduce the porosity, which was intensified with time of soil use. In the 6 years area, the porosity showed values below 0.50 m3 m-3 in the two measured layers. Higher penetration resistance values were observed to areas with higher use of time from 0.15 m depth, reaching values above 3.0 and 2.0 MPa in soils with 6 and 3 years of use, respectively, which is ranked as high. The native vegetation and the newly deforested area have provided less resistance to penetration along the profile, with values falling into low and moderate classes. Different time periods since the implementation of soil management were differentiated by the physical properties of studied soils.

A agricultura brasileira vem se destacando em áreas sob Cerrado devido aos ganhos significativos na produção e produtividade nesse bioma. No entanto, o modelo de produção com uso intensivo de máquinas por vários anos provoca alterações drásticas na qualidade física do solo. Neste trabalho, objetivou-se investigar o impacto do manejo convencional constante sobre os atributos físicos do solo. Foram avaliadas a densidade do solo, densidade de partículas, porosidade total e resistência do solo à penetração, em áreas sob manejo convencional em diferentes tempos de uso em relação a uma mata nativa de cerrado que foi usada como controle. As áreas sob manejo convencional contribuiu para aumentar a densidade e diminuir a porosidade que se intensificou com o tempo de uso do solo. Na área com 6 anos, a porosidade mostrou valores abaixo de 0,50 m3 m-3 nas duas camadas avaliadas. Observaram-se maiores valores de resistência à penetração para as áreas com maior tempo de uso a partir da profundidade 0,15 m, alcançando valores superiores a 3,0 e 2,0 MPa, nos solos com 6 e 3 anos de uso, respectivamente, classificado como alto. O cerrado nativo e a área recém-desmatada propiciaram menor resistência à penetração ao longo do perfil com valores classificados nas classes baixa e moderada. Períodos de tempo distintos desde a aplicação de manejos de solo foram diferenciados pelos atributos físicos do solo estudados.