Dinâmica da matéria orgânica de um neossolo quartzarênico de cerrado convertido para cultivo em sucessão de soja e milheto

O uso e o manejo de Neossolos Quartzarênicos podem influenciar a matéria orgânica do solo (MOS), mas a magnitude dessas alterações ainda é pouco pesquisada nas condições de Cerrado. O objetivo deste trabalho foi estudar as variações que ocorrem na MOS em um Neossolo Quartzarênico, por consequência da conversão da vegetação original para o uso agrícola e cultivo sequencial de soja e milheto em sucessão. Em uma área de cultivo comercial em Alto Garças, MT, foram coletadas amostras de solo nas profundidades de 0-5, 0-10, 0-20 e 0-40 cm, em talhões que estavam sob sucessão soja-milheto durante 1, 2, 6, 8 e 10 anos e, como referência da vegetação original, amostras foram tomadas em área adjacente sob Cerrado nativo. Foram determinados os teores de carbono orgânico total (COT), carbono e nitrogênio total e o teor de carbono nas frações ácidos húmicos, ácidos fúlvicos e na matéria orgânica leve (MOL), além da relação isotópica do carbono na MOS. A conversão do Cerrado para cultivo agrícola elevou o teor de COT do solo, sobretudo em razão do aporte de MOL e fragmentos de carvão. O manejo desse solo com a sucessão soja-milheto, mesmo com o uso de gradagens pesadas, não causou reduções nos teores de COT, ao longo do tempo. Contudo, observou-se variação na distribuição do carbono nas diferentes frações da MOS ao longo do tempo de cultivo, indicando alterações significativas na qualidade da MOS. Notou-se aumento no percentual de carbono na forma de MOL e redução dos teores de carbono na forma de ácidos fúlvicos ao longo do tempo de cultivo, sugerindo a perda seletiva dos compostos mais solúveis. A relação isotópica do carbono do solo aumentou com o tempo de cultivo, indicando maior contribuição do carbono derivado do milheto para a manutenção dos teores de MOS. Os atributos da MOS relativos à camada de 0-20 cm foram mais sensíveis às variações em razão do tempo de cultivo do que os mesmos atributos avaliados nas demais camadas estudadas. As variáveis relacionadas ao fracionamento da MOS evidenciaram-se mais sensíveis às variações por causa do tempo de cultivo do que simplesmente do teor de COT do solo, apresentando o potencial de uso dessas variáveis como indicadores de qualidade do solo.

Chemical and biological properties of phosphorus-fertilized soil under legume and grass cover (Cerrado region, Brazil)

The use of cover crops has been suggested as an effective method to maintain and/or increase the organic matter content, while maintaining and/or enhancing the soil physical, chemical and biological properties. The fertility of Cerrado soils is low and, consequently, phosphorus levels as well. Phosphorus is required at every metabolic stage of the plant, as it plays a role in the processes of protein and energy synthesis and influences the photosynthetic process. This study evaluated the influence of cover crops and phosphorus rates on soil chemical and biological properties after two consecutive years of common bean. The study analyzed an Oxisol in Selvíria (Mato Grosso do Sul, Brazil), in a randomized block, split plot design, in a total of 24 treatments with three replications. The plot treatments consisted of cover crops (millet, pigeon pea, crotalaria, velvet bean, millet + pigeon pea, millet + crotalaria, and millet + velvet bean) and one plot was left fallow. The subplots were represented by phosphorus rates applied as monoammonium phosphate (0, 60 and 90 kg ha-1 P2O5). In August 2011, the soil chemical properties were evaluated (pH, organic matter, phosphorus, potential acidity, cation exchange capacity, and base saturation) as well as biological variables (carbon of released CO2, microbial carbon, metabolic quotient and microbial quotient). After two years of cover crops in rotation with common bean, the cover crop biomass had not altered the soil chemical properties and barely influenced the microbial activity. The biomass production of millet and crotalaria (monoculture or intercropped) was highest. The biological variables were sensitive and responded to increasing phosphorus rates with increases in microbial carbon and reduction of the metabolic quotient.

Least limiting water range in assessing compaction in a Brazilian Cerrado latosol growing sugarcane

In the south-central region of Brazil, there is a trend toward reducing the sugarcane inter-harvest period and increasing traffic of heavy harvesting machinery on soil with high water content, which may intensify the compaction process. In this study, we assessed the structural changes of a distroferric Red Latosol (Oxisol) by monitoring soil water content as a function of the Least Limiting Water Range (LLWR) and quantified its effects on the crop yield and industrial quality of the first ratoon crop of sugarcane cultivars with different maturation cycles. Three cultivars (RB 83-5054, RB 84-5210 and RB 86-7515) were subjected to four levels of soil compaction brought about by a differing number of passes of a farm tractor (T0 = soil not trafficked, T2 = 2 passes, T10 = 10 passes, and T20 = 20 passes of the tractor in the same place) in a 3 × 4 factorial arrangement with three replications. The deleterious effects on the soil structure from the farm machinery traffic were limited to the surface layer (0-10 cm) of the inter-row area of the ratoon crop. The LLWR dropped to nearly zero after 20 tractor passes between the cane rows. We detected differences among the cultivars studied; cultivar RB 86-7515 stood out for its industrial processing quality, regardless of the level of soil compaction. Monitoring of soil moisture in the crop showed exposure to water stress conditions, although soil compaction did not affect the production variables of the sugarcane cultivars. We thus conclude that the absence of traffic on the plant row maintained suitable soil conditions for plant development and may have offset the harmful effects of soil compaction shown by the high values for bulk density between the rows of the sugarcane cultivars.

Physical quality of an Oxisol under an integrated crop-livestock-forest system in the Brazilian Cerrado

Soil physical quality is an important factor for the sustainability of agricultural systems. Thus, the aim of this study was to evaluate soil physical properties and soil organic carbon in a Typic Acrudox under an integrated crop-livestock-forest system. The experiment was carried out in Mato Grosso do Sul, Brazil. Treatments consisted of seven systems: integrated crop-livestock-forest, with 357 trees ha-1 and pasture height of 30 cm (CLF357-30); integrated crop-livestock-forest with 357 trees ha-1 and pasture height of 45 cm (CLF357-45); integrated crop-livestock-forest with 227 trees ha-1 and pasture height of 30 cm (CLF227-30); integrated crop-livestock-forest with 227 trees ha-1 and pasture height of 45 cm (CLF227-45); integrated crop-livestock with pasture height of 30 cm (CL30); integrated crop-livestock with pasture height of 45 cm (CL45) and native vegetation (NV). Soil properties were evaluated for the depths of 0-10 and 10-20 cm. All grazing treatments increased bulk density (r b) and penetration resistance (PR), and decreased total porosity (¦t) and macroporosity (¦ma), compared to NV. The values of r b (1.18-1.47 Mg m-3), ¦ma (0.14-0.17 m³ m-3) and PR (0.62-0.81 MPa) at the 0-10 cm depth were not restrictive to plant growth. The change in land use from NV to CL or CLF decreased soil organic carbon (SOC) and the soil organic carbon pool (SOCpool). All grazing treatments had a similar SOCpool at the 0-10 cm depth and were lower than that for NV (17.58 Mg ha-1).

Carbono, nitrogênio e abundância natural de δ13c e δ15n em uma cronossequência de agricultura sob plantio direto no cerrado goiano

A conversão do cerrado nativo em sistemas agropecuários pode alterar com o passar dos anos de cultivo os teores de C e N, bem como o sinal isotópico do δ13C e δ15N do solo. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar os teores de C, N e abundância natural de δ13C e δ15N no perfil do solo em uma cronossequência de agricultura sob sistema plantio direto (SPD) no cerrado goiano. Para isso, em Montividiu, GO, foram selecionadas áreas sob SPD com diferentes tempos de implantação: SPD com três anos de implantação (SPD3), SPD com 15 anos de implantação (SPD15) e SPD com 20 anos de implantação (SPD20), as quais foram comparadas com áreas de cerrado nativo (CE) e pastagem (PA). Foram coletadas amostras de solo nas profundidades de 0,00-0,05; 0,05-0,10; 0,10-0,20; 0,20-0,30; 0,30-0,40; 0,40-0,50; 0,50-0,60; 0,60-0,80; e 0,80-1,00 m. O solo das áreas de estudo foi classificado como Latossolo Vermelho distroférrico. O manejo do solo sob SPD após 20 anos aumentou os teores de C e N na camada superficial do solo (0,00-0,05 m), em relação às outras áreas avaliadas. Nas demais profundidades avaliadas, observou-se que está ocorrendo aumento nos teores C e N com o passar dos anos de adoção do SPD (três para 15 anos); no entanto, tais áreas ainda não foram capazes de recuperar os teores desses elementos em relação à vegetação nativa de CE. Por meio dos resultados de δ13C, pôde-se constatar que a origem da MOS nas áreas de SPD é referente à plantas do ciclo fotossintético C4. Verificou-se que até os 0,30 m do perfil do solo os resultados de δ13C estão reduzindo com o passar dos anos de adoção do SPD. Os menores e maiores valores de δ15N foram encontrados nas áreas de CE e PA, SPD3, enquanto SPD15 e SPD20 apresentaram valores intermediários de δ15N, em relação às demais áreas avaliadas.

Fungos micorrízicos arbusculares em campos de murundus após a conversão para sistemas agrícolas no cerrado

Os campos de murundus são fitofisionomias de ocorrência no bioma Cerrado com funções ecológicas importantes para a manutenção da sustentabilidade do solo; e a conversão para sistemas agrícolas pode provocar alterações nos atributos físicos, químicos e biológicos do solo ainda não avaliados, como a redução da biodiversidade de fungos micorrízicos arbusculares. O objetivo deste estudo foi avaliar como a conversão dos campos de murundus em áreas de sistema agrícola altera a comunidade de fungos micorrízicos arbusculares (FMAs). Os tratamentos constituíram-se de três áreas agrícolas submetidas ao mesmo manejo e uso agrícola em uma cronossequência (7, 11 e 14 anos) e duas na área referência [campo de murundus, em topo (TM) e entre os murundus (EM)]. Os esporos de FMAs foram extraídos, contados, e as espécies de FMAs identificadas pelas características morfológicas. O total de FMAs recuperado foi de 27 espécies, sendo nove espécies da família Acaulosporaceae, uma Ambisporaceae, sete Glomeraceae, duas Claroideoglomeraceae e oito Gigasporaceae. Desse total, as espécies Acaulospora scrobiculata, Glomus macrocarpum, e Gigaspora sp. ocorreram em todas as áreas nos dois anos estudados. As espécies Acaulospora mellea, Acaulospora cavernata, Acaulospora colombiana, Glomus diaphanum, Scutellospora reticulata e Scutellospora sp. só foram encontradas nos campos de murundus. A conversão de campos de murundus em área agrícola modificou a ocorrência e composição da comunidade de FMAs; as espécies Acaulospora scrobiculata, Glomus macrocarpum, Claroideoglomus etunicatus e Gigaspora sp ocorreram em todas as áreas e a não ocorrência de algumas espécies nas áreas de cultivo, como as espécies Acaulospora cavernata, Acaulospora colombiana, Rhizophagus diaphanus, Scutellospora reticulata e Scutellospora sp. representa perda de diversidade desses fungos. Portanto, este estudo tratou-se do primeiro relato da ocorrência e da estrutura da comunidade de FMAs em fitofisionomia de campos de murundus, contribuiu para o maior entendimento dos FMAs no bioma Cerrado e demonstrou que as alterações promovidas pela conversão da área alteraram a ocorrência e a diversidade dos fungos micorrízicos arbusculares.

Decomposição e liberação de macronutrientes da palhada de milho e braquiária, sob integração lavoura-pecuária no cerrado baiano

O conhecimento da dinâmica de decomposição e liberação de nutrientes em sistemas de produção é de grande importância para o manejo da fertilidade do solo e para a economia de recursos. Dessa forma, foi conduzido um experimento em solo de Cerrado do oeste baiano com o objetivo de estudar a decomposição e liberação de macronutrientes da palhada de milho mais Brachiaria ruziziensis , sob sistema de integração lavoura-pecuária (ILP). As avaliações foram realizadas por meio de litterbags coletadas aos 0, 15, 40, 110, 170 e 220 dias após a dessecação da palhada, que ocorreu em outubro de 2008. A matéria seca total inicial foi de aproximadamente 6,6 Mg ha-1, com meia-vida de 115 dias. A liberação de nutrientes desse volume de palhada, com o respectivo percentual em relação à quantidade total de nutrientes acumulada na planta, até o final das avaliações foi de 29,3 (62 %); 7,8 (80 %); 42,2 (94 %); 48,6 (74 %); 17,0 (81 %); e 7,7 (79 %) kg ha-1 de N, P, K, Ca, Mg e S, respectivamente. Esses resultados auxiliam o manejo da adubação das culturas e se traduz em economia de recursos. Como exemplo e transformando-se as quantidades de nutrientes liberadas até os 110 dias, período de certa coincidência com o florescimento da cultura sucessora principal, pelos três principais macronutrientes (N, P e K) em quantidade de adubos, ter-se-ia uma economia de R$ 243,00 ha-1.

Cover plants and mineral nitrogen: effects on organic matter fractions in an oxisol under no-tillage in the cerrado

Cover plants are essential for the sustainability of no-tillage systems in tropical regions. However, information on the effects of these plants and N fertilization on soil organic matter fractions is still scarce. This study evaluated the effect of cover crops with different chemical composition and of N topdressing on the labile and humified organic matter fractions of an Oxisol of the Cerrado (savanna-like vegetation). The study in a randomized complete block design was arranged in split-plots with three replications. Four cover species were tested in the plots and the presence or absence of N topdressing in the subplot. The following cover species were planted in succession to corn for eight years: Urochloa ruziziensis; Canavalia brasiliensis M. ex Benth; Cajanus cajan (L.) Millsp; and Sorghum bicolor (L.) Moench. In general, the cultivation of U. ruziziensis increased soil C levels, particularly of C in the humic acid and particulate organic C fractions, which are quality indicators of soil organic matter. The C in humic substances and mineral organic C accounted for the highest proportions of total organic C, demonstrating the strong interaction between organic matter, Fe and Al oxides and kaolinite, which are predominant in these weathered soils of the Cerrado.

SOIL ORGANIC MATTER FRACTIONS IN PRESERVED AND DISTURBED WETLANDS OF THE CERRADO BIOME

Veredas are humid tropical ecosystems, generally associated to hydromorphic soils and a shallow water table. The soils of these ecosystems are affected by the use of the areas around these veredas. The objective of this study was to determine soil organic matter (SOM) fractions in veredas adjacent to preserved (native savanna) and disturbed environments (agricultural areas and pastures) in the Cerrado biome. Soil samples were collected from the 0-10 and 10-20 cm layers along reference lines drawn along the relief following the upper, middle and lower positions of one of the slopes, in the direction of the draining line of the vereda. The soil analysis determined: total soil OC, total nitrogen and C:N ratio; C and N contents and C:N ratio in particulate and mineral-associated fractions (of SOM); fulvic acids, humic acids and humin fractions and ratio between humic and fulvic acids. The agricultural use around the veredas induced changes in the SOM fractions, more pronounced in the lower part of the slope. In the soil surface of this part, the OC levels in the humic substances and the particulate fraction of SOM, as well as total soil OC were reduced in the vereda next to crop fields.

VARIABILIDADE ESPACIAL DA PRODUTIVIDADE DE SORGO E DE ATRIBUTOS DO SOLO NA REGIÃO DO ECÓTONO CERRADO-PANTANAL, MS

O Sorghum bicolor (L.) Moech é uma importante forrageira de alta produção, que cresce no cenário brasileiro ainda de forma lenta em substituição ao cultivo de milho safrinha. A cultura do sorgo seria alternativa no período da seca na produção de silagem para o período das águas; contudo, o crescimento e desenvolvimento das plantas pode ser influenciado por alterações nos atributos do solo, como textura, porosidade e estrutura do solo. O objetivo deste trabalho foi analisar e caracterizar a dependência e variabilidade espacial entre atributos do solo e a cultura do sorgo forrageiro, em um Planossolo Hidromórfico no ecótono Cerrado-Pantanal. Para tanto, estimaram-se a produtividade de matérias verde e seca de forragem (MVF e MSF) de sorgo forrageiro e os atributos do solo, como macroporosidade (Ma), microporosidade (Mi), porosidade total (Pt), diâmetro médio geométrico, diâmetro médio ponderado, índice de estabilidade de agregados (IEA) e teor de carbono orgânico total do solo (COT), em duas profundidades: 1 (0,00-0,10 m) e 2 (0,10-0,20 m). Em relação à malha geoestatística, foram realizadas 50 coletas de atributos de planta e solo em 40 ha. Isso possibilitou detectar a elevada variabilidade espacial dos atributos de planta (MVF e MSF) e também os atributos do solo que mais variaram espacialmente. Com relação às variáveis que apresentaram dependência espacial, o coeficiente de determinação (r2) decresceu na seguinte ordem: IEA1, silte2, Ma1, Pt1, areia2, silte1, MSF, argila1, MVF e IEA2. Com isso, verificou-se que IEA1 apresentou o melhor ajuste semivariográfico (r2 = 0,926), com alcance de 677,0 m, e o avaliador da dependência espacial (50,6 %) moderado. O silte1, porém, evidenciou o menor alcance (111,0 m) e, assim, recomenda-se que em estudos posteriores o alcance mínimo a ser adotado, para esse tipo de avaliação, não deve ser inferior a esse valor em Planossolo Hidromórfico sob preparo convencional. A correlação linear foi significativa e elevada para MVF e MSF, ao passo que entre atributos de planta versus solo houve correlações positiva e negativa. No âmbito da cokrigagem, a argila1 foi o melhor indicador para estimar a variabilidade espacial da produtividade de massa seca de forragem de sorgo de correlação significativa e negativa (r = -0,292*).

SWEET SORGHUM PERFORMANCE AFFECTED BY SOIL COMPACTION AND SOWING TIME AS A SECOND CROP IN THE BRAZILIAN CERRADO

ABSTRACT Increasing attention has recently been given to sweet sorghum as a renewable raw material for ethanol production, mainly because its cultivation can be fully mechanized. However, the intensive use of agricultural machinery causes soil structural degradation, especially when performed under inadequate conditions of soil moisture. The aims of this study were to evaluate the physical quality of aLatossolo Vermelho Distroférrico (Oxisol) under compaction and its components on sweet sorghum yield forsecond cropsowing in the Brazilian Cerrado (Brazilian tropical savanna). The experiment was conducted in a randomized block design, in a split plot arrangement, with four replications. Five levels of soil compaction were tested from the passing of a tractor at the following traffic intensities: 0 (absence of additional compaction), 1, 2, 7, and 15 passes over the same spot. The subplots consisted of three different sowing times of sweet sorghum during the off-season of 2013 (20/01, 17/02, and 16/03). Soil physical quality was measured through the least limiting water range (LLWR) and soil water limitation; crop yield and technological parameters were also measured. Monitoring of soil water contents indicated a reduction in the frequency of water content in the soil within the limits of the LLWR (Fwithin) as agricultural traffic increased (T0 = T1 = T2>T7>T15), and crop yield is directly associated with soil water content. The crop sown in January had higher industrial quality; however, there was stalk yield reduction when bulk density was greater than 1.26 Mg m-3, with a maximum yield of 50 Mg ha-1 in this sowing time. Cultivation of sweet sorghum as a second crop is a promising alternative, but care should be taken in cultivation under conditions of pronounced climatic risks, due to low stalk yield.

Carbon Stocks in Compartments of Soil Organic Matter 31 Years after Substitution of Native Cerrado Vegetation by Agroecosystems

ABSTRACT Changes in carbon stocks in different compartments of soil organic matter of a clayey Latossolo Vermelho Distrófico (Typic Haplustox), caused by the substitution of native savanna vegetation (cerrado sensu stricto) by agroecosystems, were assessed after 31 years of cultivation. Under native vegetation, a stock of 164.5 Mg ha-1 C was estimated in the 0.00-1.00 m layer. After 31 years of cultivation, these changes in soil C stocks were detected to a depth of 0.60 m. In the case of substitution of cerrado sensu stricto by no-tillage soybean-corn rotation, a reduction of at least 11 % of the soil C pools was observed. However, the adoption of no-tillage as an alternative to tillage with a moldboard plow (conventional system) reduced CO2 emissions by up to 12 %.

Water Erosion on an Oxisol under Integrated Crop-Forest Systems in a Transitional Area between the Amazon and Cerrado Biomes

ABSTRACT Water erosion is one of the main factors driving soil degradation, which has large economic and environmental impacts. Agricultural production systems that are able to provide soil and water conservation are of crucial importance in achieving more sustainable use of natural resources, such as soil and water. The aim of this study was to evaluate soil and water losses in different integrated production systems under natural rainfall. Experimental plots under six different land use and cover systems were established in an experimental field of Embrapa Agrossilvipastoril in Sinop, state of Mato Grosso, Brazil, in a Latossolo Vermelho-Amarelo Distrófico (Udox) with clayey texture. The treatments consisted of perennial pasture (PAS), crop-forest integration (CFI), eucalyptus plantation (EUC), soybean and corn crop succession (CRP), no ground cover (NGC), and forest (FRS). Soil losses in the treatments studied were below the soil loss limits (11.1 Mg ha-1 yr-1), with the exception of the plot under bare soil (NGC), which exhibited soil losses 30 % over the tolerance limit. Water losses on NGC, EUC, CRP, PAS, CFI and FRS were 33.8, 2.9, 2.4, 1.7, 2.4, and 0.5 % of the total rainfall during the period of study, respectively.

Contribuição de fungos micorrízicos arbusculares nativos no estabelecimento de Aristida setifolia Kunth em áreas degradadas do cerrado

Para estudar a dinâmica de fungos micorrízicos arbusculares (MA) nativos, em solo de cerrado natural e de três áreas degradadas, foram efetuadas avaliações quantitativa e qualitativa desses fungos, nos períodos seco e chuvoso. Nessa avaliação incluíram-se parcelas experimentais, em uma das áreas degradadas, com calcário, turfa natural e torta de mamona. Em casa de vegetação conduziram-se dois experimentos para avaliar a contribuição desses fungos no estabelecimento da gramínea pioneira Aristida setifolia Kunth. No primeiro, utilizaram-se substratos das quatro áreas, esterilizados a vapor e ao natural; no segundo, foram utilizados substratos da área experimental esterilizados, com e sem aplicação de mistura de três fungos MA nativos. No campo, a densidade aparente nas áreas degradadas foi superior à do cerrado natural, e todas apresentaram alta acidez e baixa fertilidade. Os fungos MA ocorreram em todas as áreas; houve maior número de esporos e espécies no período chuvoso. Em casa de vegetação, os fungos MA nativos promoveram aumentos significativos na matéria seca da gramínea. Não houve efeitos significativos do calcário e dos insumos orgânicos no crescimento das plantas sem inoculação dos fungos MA. Entretanto, com a inoculação, ocorreu acréscimo significativo no crescimento da gramínea e diferenciação e maximização nos efeitos desses insumos.

Crescimento e resistência à seca de leucena em solo de cerrado

Plantas envasadas de Leucaena leucocephala Lam. (De Witt) foram cultivadas em casa de vegetação sob 30% de sombreamento artificial, em solo de cerrado, com adição de 0, 750, 1.500 e 3.000 kg ha-1 de NPK (4-14-8). Aos 180 dias após a emergência (DAE), as plantas crescidas em solo sem adubo químico apresentaram os menores valores de taxa de crescimento relativo (TCR = 0,028 g g-1 dia-1), biomassa total (5,2 g), taxa assimilatória líquida (TAL= 4,2.10-4 g cm-2 dia-1), e não produziram nem flores nem vagens. Entre as plantas cultivadas em solo fertilizado, as que receberam maiores quantidades de adubo químico apresentaram maiores valores de biomassa total e área foliar, a partir de 90 DAE. Porém, os maiores valores de TCR (43,92.10-4 g g-1 dia-1) e TAL (15,01 g cm-2 dia-1) foram obtidos nas plantas crescidas em solo com 750 kg ha-1 de NPK. A presença de flores e vagens nas plantas que receberam 1.500 e 3.000 kg ha-1 de NPK ocorreu a partir dos 120 DAE, e aos 150 DAE se iniciou o processo de abscisão foliar nos vegetais crescidos em todos os tratamentos, com conseqüente redução da área foliar, TAL e TCR. Na presença de estresse hídrico simulado, as plantas com 90 DAE mostraram-se mais resistentes que as de 30 dias. Porém, nos dois casos, as plantas mais tolerantes à dessecação foram as crescidas em solo com maiores teores de NPK, e um ajuste osmótico auxiliou as plantas a sobreviverem durante o período da seca.