Assessing the sustainability of wheat-based cropping systems using APSIM: Model parameterisation and evaluation

Assessing the sustainability of crop and soil management practices in wheat-based rotations requires a well-tested model with the demonstrated ability to sensibly predict crop productivity and changes in the soil resource. The Agricultural Production Systems Simulator (APSIM) suite of models was parameterised and subsequently used to predict biomass production, yield, crop water and nitrogen (N) use, as well as long-term soil water and organic matter dynamics in wheat/chickpea systems at Tel Hadya, north-western Syria. The model satisfactorily simulated the productivity and water and N use of wheat and chickpea crops grown under different N and/or water supply levels in the 1998-99 and 1999-2000 experimental seasons. Analysis of soil-water dynamics showed that the 2-stage soil evaporation model in APSIM's cascading water-balance module did not sufficiently explain the actual soil drying following crop harvest under conditions where unused water remained in the soil profile. This might have been related to evaporation from soil cracks in the montmorillonitic clay soil, a process not explicitly simulated by APSIM. Soil-water dynamics in wheat-fallow and wheat-chickpea rotations (1987-98) were nevertheless well simulated when the soil water content in 0-0.45 m soil depth was set to 'air dry' at the end of the growing season each year. The model satisfactorily simulated the amounts of NO3-N in the soil, whereas it underestimated the amounts of NH 4-N. Ammonium fixation might be part of the soil mineral-N dynamics at the study site because montmorillonite is the major clay mineral. This process is not simulated by APSIM's nitrogen module. APSIM was capable of predicting long-term trends (1985-98) in soil organic matter in wheat-fallow and wheat-chickpea rotations at Tel Hadya as reported in literature. Overall, results showed that the model is generic and mature enough to be extended to this set of environmental conditions and can therefore be applied to assess the sustainability of wheat-chickpea rotations at Tel Hadya.

Cenários de mudanças climáticas usando modelagem dinâmica na Bacia do Alto Taquari.

A região Centro-Oeste do Brasil tornou-se nos últimos 40 anos grande produtora de grãos e carne bovina. As condições edafoclimáticas, o sistema de manejo do solo e o descumprimento de leis ambientais trouxeram conseqüências drásticas à região como o agravamento do processo hídrico erosivo, principalmente na Bacia do Alto Taquari (BAT). Cerca de 90% da BAT localiza-se na porção norte do estado de Mato Grosso do Sul (MS), porém os efeitos do transporte de sedimentos e volume de água são refletidos a jusante dos rios, na Bacia do Pantanal. Utilizando-se pressupostos do Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas (IPCC) foram estabelecidos cenários de mudanças climáticas na Bacia do Alto Taquari, visando identificar áreas com maior vulnerabilidade ao processo erosivo em função de pressões de uso da terra. Usando a modelagem dinâmica no TerraME (Environment Modeling) foram gerados cenários topopluviais até 2100, considerando-se para a temperatura do ar média anual um aumento de 1C, em cenário otimista e, em pessimista, elevações térmicas de 3C. Para a precipitação pluvial média anual um cenário foi com aumento de 15% e outro com reduções de 15%. Os dados foram espacializados no ArcGis 9.2 e exportados para o TerraView 3.2, criando-se espaços celulares e integrando-se com as informações do modelo digital do terreno do Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) para geração dos mapas topoclimáticos e simulações de cenários no TerraMe. Os resultados apontam que 85% da área da BAT nas condições atuais as temperaturas médias variam entre 23,6 a 25,7C. As simulações térmicas no cenário otimista indicam que em 40 anos as temperaturas tendem a superar o maior limite térmico médio nas áreas ao longo do rio Taquari, no sentido Oeste-Leste. Esses valores evidenciam elevações nas taxas evapotranspiratórias de matas ciliares, indicando reduções na vazão do Taquari. Em cenário pessimista essas temperaturas antecipam sua ocorrência, em um prazo de 20 anos. Os cenários com acréscimo de 15% na precipitação pluvial mostram aumentos no volume de água precipitada na parte norte da Bacia, região mais vulnerável aos problemas de erosão hídrica. Cenários do regime térmico-hídrico apontam áreas mais sensíveis às mudanças climáticas na parte oeste da BAT e impactos ambientais também na Bacia do Pantanal. Conclui-se que o TerraME é indicado para gerar cenários de mudanças climáticas em bacias hidrográficas.

Camadas de impedimento mecanico do solo em sistemas agricolas com a soja.

Impedimento mecanico do solo e desenvolvimento do sistema radicular; Resistencia do solo a penetracao: raizes x penetrometros; Propriedades fisicas do solo e producao das culturas; Avaliacao e monitoramento da compactacao do solo; Manejo da compatacao do solo no plantio direto.

Resultados de pesquisa da Embrapa Soja - 2000: manejo do solo e plantas daninhas.

Manejo do solo e de espécies vegetais em sistemas de produção com a soja; Avaliação de doenças de soja e suas relações com as propriedades microbiológicas, físicas e químicas do solo, em diferentes sequências de culturas (04.2000.328-01); Avaliação de sistemas de preparo do solo e manejo do plantio direto envolvendo sucessão e rotação de culturas (04.2000.328-02); Sistema misto de rotação de lavoura e pasto em semeadura direta no Planalto Meridional do Paraná (04.2000.328-03); Rotação de culturas anuais no Planalto Meridional Paranaense (04.2000.328-04); Manejo dos resíduos da colheita condicionado por sistemas de preparo do solo (04.2000.328-05); Biologia e controle de plantas daninhas na cultura da soja; Impacto do uso de herbicidas sobre a comunidade infestante e a cultura da soja (04.2000.324-01); Biologia e manejo integrado de plantas daninhas na cultura da soja (04.2000.324-02); Dinâmica do estabelecimento de espécies de plantas daninhas (04.2000.324-03); Difusão de tecnologias para o manejo integrado de plantas daninhas na cultura da soja (04.2000.324-04).

Program, abstracts and related documents.

The context: Soil biodiversity and sustainable agriculture; Abstracts - Theme 1: Monitoring and assessment: Bioindicators of soil health: assessment and monitoring for sustainable agriculture; Practical tools to measure soil health and their use by farmers; Biological soil quality from biomass to biodiversity - importance and resilience to management stress and disturbance; Integrated management of plant-parasitic nematodes in maize-bean cropping systems; Microbial quantitative and qualitative changes in soils under different crops and tillage management systems in Brazil; Diversity in the rhizobia associated with Phaseolus vulgaris L: in Ecuador and comparisons with Mexican bean rhizobia; Sistemas integrados ganadería-agricultura en Cuba; Soil macrofauna as bioindicator of soil quality; Biological functioning of cerrado soils; Hydrolysis of fluorescein diacetate as a soil quality indicator in different pasture systems; Soil management and soil macrofauna communities at Embrapa Soybean, Londrina, Brazil; Soil macrofauna in a 24 - year old no-tillage system in Paraná, Brazil; Invertebrate macrofauna of soils inpastures under different forms of management in the cerrado (Brazil); Soil tillage modifies the invertebrate soil macrofauna community; Soil macrofauna in various tillage and land use systems on an oxisols near Londrina, Paraná, Brazil; Interference of agricultural systems on soil macrofauna; Scarab beetle-grub holes in various tillage and crop management systems at Embrapa Soybean, Londrina, Brazil; Biological management of agroecosystems; Soil biota and nutrient dynamics through litterfall in agroforestry system in Rondônia, Amazônia, Brazil; Soil-C stocks and earthworm diversity of native and introduced pastures in Veracruz, Mexico; Theme 2 : Adaptive management: Some thoughts on the effects and implications of the transition from weedy multi-crop to wead-free mono-crop systems in Africa; Towards sustainable agriculture with no-tillage and crop rotation systems in South Brazil; Effect of termites on crusted soil rehabilitation in the Sahel; Management of macrofauna in traditional and conventional agroforestry systems from India with special reference to termites and earthworms; Adaptive management for redeveloping traditional agroecosystems; Conservation and sustainable use of soil biodiversity: learning with master nature!; Convergence of sciences: inclusive technology innovation processes for better integrated crop/vegetation, soil and biodiversity management; Potential for increasing soil biodiversity in agroecosystems; Biological nitrogen fixation and sustainability in the tropics; Theme 3: Research and innovation: Plant flavonoids and cluster roots as modifiers of soil biodiversity; The significance of biological diversity in agricultural soil for disease suppressiveness and nutrient retention; Linking above - and belowground biodiversity: a comparison of agricultural systems; Insect-pests in biologically managed oil and crops: the experience at ICRISAT; Sistemas agricolas micorrizados en Cuba; The effect of velvetbean (Mucuna pruriens) on the tropical earthworm Balanteodrilus pearsei: a management option for maize crops in the Mexican humid tropics; The potential of earthworms and organic matter quality in the rehabilitation of tropical soils; Research and innovation in biological management of soil ecosystems; Application of biodynamic methods in the Egyptian cotton sector; Theme 4: Capacity building and mainstreaming: Soil ecology and biodiversity: a quick scan of its importance for government policy in The Netherlands; Agrotechnological transfer of legume inoculants in Eastern and Southern Africa; Agricultura urbana en Cuba; Soil carbon sequestration for sustaining agricultural production and improving the environment; Conservation and sustainable management of below-ground biodiversity: the TSBF-BGBD network project; The tropical soil biology and fertility institute of CIAT (TSBF); South-South initiative for training and capacity building for the management of soil biology/biodiversity; Strategies to facilititate development and adoption of integrated resource management for sustainable production and productivity improvement; The challenge program on biological nitrogen fixation (CPBNF); Living soil training for farmers: improving knowledge and skills in soil nutrition management; Do we need an inter-governmental panel on land and soil (IPLS)? Protection and sustainable use of biodiversity of soils; Cases Studies -- Plant parasitic nematodes associated with common bean (Phaseolus vulgaris L.) and integrated management approaches; Agrotechnological transfer of legume inoculants in Eastern and Southern Africa; Restoring soil fertility and enhancing productivity in Indian tea plantations with earthworms and organic fertilizers; Managing termites and organic resources to improve soil productivity in the Sahel; Overview and case studies on biological nitrogen fixation: perspectives and limitations; Soil biodiversity and sustainable agriculture: an overview.

Integracao lavoura-pecuaria: atividades desenvolvidas pela Embrapa Cerrados.

A regiao do Cerrado com 205 milhoes de hectares, em menos de tres decadas, transformou-se na principal area agricola do Brasil. Essa rapida transformacao foi possivel devido a investimentos expressivos do governo em infra-estrutura e programas de desenvolvimento para ocupar esse ecossistema aliados aos avancos tecnologicos em manejo de solo e selecao de cultivares adaptadas as condicoes edafoclimaticas da regiao. O crescimento da agricultura nessa regiao teve influencia positiva na geracao de riquezas e de empregos. No entanto, tem gerado impactos ambientais negativos como: compactacao, erosao e perda de materia organica do solo nos sistemas de cultivos anuais. Ao mesmo tempo, os problemas de degradacao de pastagens agravaram-se, sendo especialmente severos em mais de 50% dos 49 milhoes de hectares implantados na regiao. Para manter os solos do bioma Cerrado produtivos de forma sustentavel, e necessario desenvolver sistemas agricolas que permitam manter ou melhorar as propriedades fisicas, quimicas e biologicas do solo. A rotacao de culturas anuais com pastagens e indicada como uma das alternativas para atingir esse proposito. A sustentabilidade economica e ecologica dos sistemas de producao agropecuaria, no Cerrado, podera beneficiar-se mais da integracao lavoura-pecuaria do que de qualquer outra inovacao. Desde 1991, a Embrapa Cerrados e o Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT) tem trabalhado com outras instituicoes para desenvolver sistemas agropastoris, baseados em leguminosas forrageiras, adaptadas a diferentes niveis de uso de corretivos e fertilizantes, quantificando, no tempo, os impactos na produtividade e nas propriedades fisicas, quimicas e biologicas do solo. Praticas de manejo como: calagem, adubacao, preparo de solo e manejo animal influenciam na contribuicao das culturas e das pastagens na producao dos sistemas integrados lavoura-pecuaria. Para medir esses efeitos, um experimento de longa duracao foi estabelecido num Latossolo Vermelho-Escuro na Embrapa Cerrados, Planaltina (DF). Esse experimento tem por objetivos avaliar o efeito da integracao lavoura pecuaria na produtividade de graos e carne e identificar parametros-chave fisicos, quimicos e biologicos, relacionados a melhoria ou a degradacao do solo. Os tratamentos foram constituidos pela combinacao de sistemas, niveis de fertilidade e preparo do solo. Os sistemas utilizados são os seguintes: pastagem continua de graminea pura; pastagem consorciada continua; rotacao de lavoura/pastagem consorciada; lavoura continua; cerrado nativo. O experimento foi complementado com prototipos localizados em Uberlandia (MG). Esses prototipos foram estabelecidos em 1992 em solos arenosos e argilosos em dois sistemas de producao: pastagens em processo de degradacao e lavouras continuas. Os resultados obtidos nesses trabalhos demonstram que os sistemas agropastoris tem potencial para aumentar a produtividade e reduzir os riscos de degradacao, melhorando as propriedades quimicas, fisicas e biologicas do solo. O impacto positivo desses sistemas e ainda maior quando se incluem as leguminosas.

Manejo do solo no Município de Querência, MT (2000).

O trabalho foi realizado no Municipio de Querencia, localizado a Nordeste do Estado do Mato Grosso, numa extensa zona de transicao onde a vegetacao de Cerrado e gradualmente substituida pela vegetacao da Floresta Amazonica. O objetivo foi identificar e caracterizar o manejo dos solos de algumas propriedades agricolas e sugerir tecnologias, geradas pela pesquisa que poderao ser validadas na regiao. Com base no cadastro de propriedades elaborado pela EMPAER local, foi feito um levantamento das principais atividades agricolas e do manejo dos solos, por meio de entrevistas, observacoes de campo, abertura de trincheiras, coleta e analise de amostras. O solo mais cultivado no municipio, devido a sua predominancia, e o Latossolo Vermelho-Amarelo de textura media a argilosa. A baixa fertilidade natural desse solo, aliada a alta saturacao de aluminio, limita o desenvolvimento das plantas cultivadas. A adicao das cinzas resultante da queima da vegetacao natural, para a producao de graos, reduz a acidez potencial, eleva o pH e adiciona nutrientes a camada superficial. Com o preparo intensivo do solo para o cultivo, realizado com a grade aradora e grade niveladora a quinze centimetros de profundidade, ha formacao de uma camada compactada na subsuperficie. Por outro lado, o calcario utilizado para correcao do solo, e incorporado na camada superficial por meio da grade aradora. Nessas condicoes, as raizes das culturas concentram-se na camada superficial, explorando, consequentemente, pequeno volume de solo. Esses problemas, aliado a baixa capacidade de retencao de agua desses solos, podem causar decrescimos na produtividade das culturas, principalmente nessa regiao onde e frequente a ocorrencia de veranicos. O manejo adequado desse solo, usando a descompactacao e correcao da acidez e fertilidade da camada subsuperficial, associado ao plantio direto de culturas em rotacao, sao alternativas que podem melhorar sua produtividade.

A importância do manejo do solo para a produtividade da lavoura.

2001

Manejo da fertilidade do solo na implantacao da cultura da mangueira.

2001

Manejo da fertilidade do solo e adubacao no pre-plantio e plantio da gravioleira.

2001

Manejo da fertilidade do solo no pre-plantio e plantio do cafeeiro

2001

Efeito do sistema de preparo do solo e rotacao de culturas na dinamica de populacao de artropodes do solo.

2002

Calibração e validação de sensor dielétrico para estimativa de teor de água em solos do Cerrado.

2008

Índices de agregação e teor de carbono intra-agregados como indicadores de qualidade do solo.

Esse trabalho teve por objetivo avaliar diferentes índices de agregação e teores de carbono em diferentes classes de agregados como ferramenta de diagnóstico de qualidade da estrutura do solo. O estudo foi realizado em uma microbacia localizada no Município de São Francisco de Itabapoana-RJ. Foram estudados três usos da terra: uma sucessão de abacaxi-aipim; um pastoreio-rotacionado e um remanescente de mata (referência), todos sob Latossolo Amarelo. Utilizou-se estatística multivariada (análise discriminante e canônica) para seleção dos índices que melhor indicam as mudanças na estrutura do solo e teste Dunnett para comparação de médias dos índices e do carbono em agregados. A mata e o pastoreio-rotacionado apresentaram os valores mais altos para as variáveis: Diâmetro Médio Ponderado (DMP), Diâmetro Médio Geométrico (DMG) e Índice de Estabilidade de Agregados (IEA), sendo respectivamente 2,94 mm, 2,83 mm, 92% e 2,92 mm, 2,75 mm, 91%. A sucessão de abacaxi-aipim apresentou os menores valores para esses índices, sendo 2,22 mm, 0,95 mm, 58% respectivamente. As variáveis que foram as melhores discriminantes para a estrutura e qualidade do solo foram a relação macro/microagregados e carbono intra-agregado, denotando a sensibilidade do C, tanto do macro quanto do microagregado da sucessão de culturas frente à mata (referência).

Uso de lisímetros para la medición de la evaporación de agua en dos manejos del suelo

p.159-163