Carbon indices to assess quality of management systems in a Subtropical Acrisol

Management systems to improve soil quality are essential for agricultural and environmental sustainability. We assessed the quality of soil management systems applied to a subtropical Acrisol in terms of the carbon management index (CMI), the stratification ratio for total organic carbon (SR-TOC) and light fraction of organic matter (SR-LF). In addition, we examined their relationship to chemical, physical and biological soil quality indicators, as well as to maize yield. The study was conducted on a long-term experiment (18 years) in southern Brazil involving two different systems [no tillage (NT) and conventional tillage (CT)], two cropping systems [black oat/maize (O/M) and black oat + vetch/maize + cowpea (OV/MC)] and two nitrogen fertilizer rates for maize (0 and 180 kg ha–1). Based on the three indices, the best managements for soil quality comprised NT (50-212 % better than CT), legume cover crops (10-47 % better than O/M) and N fertilization (8-33 % better than no fertilizer). All three indices proved accurate to assess the impact of soil management systems, especially SR-LF, which showed increased sensitivity and close relationships with chemical, physical and biological soil quality indicators. On the other hand, a poor relationship was observed between soil C indices and maize yield, which was improved only by legume cover crops and N fertilization. The results showed that the association of no-till system to an abundant supply of crop residues is key to ensure high soil quality and crop yields in humid subtropical regions

Necessidade de ajustes no sistema de recomendação de calagem e adubação de oliveiras (Olea europaea L.) no sul do Brasil

Rio Grande do Sul (RS) is the largest producer of olives in the country and has potential to produce even more. However, the liming and fertilization recommendation system needs to be adjusted for the local soil and climate conditions. The objective of this study was to perform a survey of the nutritional status of olive orchards in production, representative of the central region of RS, seeking to identify the main aspects that need to be improved in the management of fertility. Soil, leaf and fruit samples were collected in 13 adult orchards located in Caçapava do Sul and Cachoeira do Sul/RS, in the years 2016 and 2017, and were submitted to analysis of N, P, K, B contents and soil acidity parameters. Most of the evaluated soils had a high content of Al exchangeable in the 20-40 cm layer, suggesting the need for deeper incorporation of lime on orchard implantation and/or raising the surface pH to favor depth correction. Most of the orchards had N content in the leaves above the recommended one, which is worrying, since the excess of N in the tissue promotes greater vegetative growth and suppresses the flowering. For P and B, discrepancies between leaf and soil levels suggest that the critical soil level is not adjusted to the climate and soil conditions of the region. B was the most restrictive nutrient to fruit yield in the evaluated orchardsO Rio Grande do Sul (RS) é o maior produtor de azeitonas do país com capacidade de aumentar a produção. No entanto, o sistema de recomendação de calagem e adubação precisa ser ajustado para a situação edafoclimática do estado. O objetivo deste estudo foi realizar um levantamento da condição nutricional de pomares de oliveira em produção, representativos da região central do RS, buscando identificar os principais aspectos que precisam ser melhorados no manejo da fertilidade. Em 13 pomares adultos localizados em Caçapava do Sul/RS e Cachoeira do Sul/RS, nos anos de 2016 e 2017, amostras de solo, folhas e frutos foram coletadas e submetidas a análises de N, P, K, B e parâmetros de acidez do solo. Observou-se que grande parte dos solos avaliados apresenta elevado teor de Al trocável na camada de 20-40 cm, sugerindo a necessidade de incorporação mais profunda da calagem na implantação do pomar e/ou de elevar o pH da superfície para favorecer a correção em profundidade. Grande parte dos pomares apresentou concentração de N nas folhas acima do recomendado, o que é preocupante, uma vez que esse excesso promove maior crescimento vegetativo e suprime a floração. Para o P e o B, as discrepâncias entre os teores nas folhas e nos solos sugere que o nível crítico no solo não está ajustado à situação de clima e solo da região. O B foi o nutriente que mais limitou a produção de frutos dos pomares avaliados

Produção de serapilheira foliar, decomposição e disponibilização de nutrientes em Floresta Estacional Semidecidual no Sul do Brasil

Biogeochemical cycling study of ecosystems and their functioning are fundamental for planning conservation practices and management of forest remnants in Brazil. The objective of the study was to characterize the leaf litterfall production rate and the nutrients release via decomposition in a fragment of Seasonal Semideciduous Forest, in Southern Brazil, in advanced stage of regeneration. For two years, evaluations of litterfall and leaf litter decomposition (using the mass loss method with litterbags) were performed monthly, as well as their nutrient content analysis. Annual input of leaf litterfall was 4,532.7 kg ha-1 of dry matter, which promoted, for the two-year period, a supply of 195.5, 9.2 and 55.3 kg ha-1 of N, P and K, respectively. The litter nutrients use efficiency followed the decreasing order P > K > N. The annual decomposition constant for leaf litter was 1.16, reaching a half-life at 215 days, making 84.4% N, 72.7% P and 92.9% K available at the decomposition end of two years. In the two years of collection, the largest deposition rate of litter occurred in the spring, with the highest peak in October, indicating a seasonal deposition behavior. The forest fragment presents high production of leaf litter (66% leaves) and input of N. The rapid decomposition of leaf litter contributes to the release of nutrients over time, N and K initially, and P in the long run. P is limited due to the high efficiency of its use.O estudo da ciclagem biogeoquímica dos ecossistemas e o seu funcionamento, são fundamentais para o planejamento de práticas de conservação e manejo dos remanescentes florestais no Brasil. O objetivo do estudo foi caracterizar a produção de serapilheira foliar e a disponibilização de nutrientes via decomposição foliar em fragmento de Floresta Estacional Semidecidual, na região Sul do Brasil com clima subtropical. Em um fragmento em estágio avançado de regeneração, durante dois anos, foram avaliadas mensalmente a serapilheira produzida e a decomposição das folhas, pelo método de perda de massa com litterbags. Com a determinação dos teores de nutrientes no tecido vegetal foram obtidas as quantidades de nutrientes aportadas pela serapilheira e a disponibilização de nutrientes via decomposição. A produção de serapilheira foliar foi de 4.532,7 kg ha-1 ano-1, com um aporte de 195,5 kg ha-1 de N, 9,2 kg ha-1 de P e 55,3 kg ha-1 de K, durante dois anos. A eficiência do uso de nutrientes da serapilheira seguiu a ordem decrescente P > K > N. A constante de decomposição anual para a serapilheira foliar é de 1,16, alcançando o tempo de meia-vida aos 215 dias, disponibilizando pela decomposição 84,4% de N, 72,7% de P e 92,9% de K ao final dos dois anos. O fragmento florestal apresenta alta produção de serapilheira foliar e aporte de N. Há limitação de P devido à alta eficiência do seu uso. A rápida decomposição da serapilheira foliar contribui para a disponibilização de nutrientes ao longo do tempo, N e K inicialmente e P a longo prazo

Parcelamento da adubação nitrogenada para o milho cultivado em sucessão à aveia preta em plantio direto

The studies of fertilization splitting are necessary specially for the grass succession black oat-corn where N immobilization is very common. Four experiments were carried out in commercial farms under no-tillage, in four counties - Itaara, Santo Ângelo, Júlio de Castilhos and Tupanciretã, all of Rio Grande do Sul, Brazil, with the objective of evaluating the splitting of N application in a corn/black oat crop rotation, during the 97/98 and 98/99 cropping seasons. The N was applied at three times -- pre-planted, starter and sidedressed. The pre-planted applied N for corn, corresponding to total or partial rates that would be sidedressed presented similar results in relation to the sidedress application, however, years of above average rainfall presented N deficiency for corn, reducing yield, which indicates that N application as starter or sidedress is recommended.Na sucessão de gramíneas aveia preta/milho pode haver imobilização do nitrogênio, especialmente no início do ciclo do milho, requerendo estudos de fracionamento da adubação. Com o objetivo de avaliar formas de parcelamento da adubação nitrogenada para o milho em sucessão à aveia preta, foram conduzidos quatro experimentos em áreas de lavouras sob plantio direto nos municípios de Itaara, Santo Ângelo, Júlio de Castilhos e Tupanciretã no Rio Grande do Sul, durante os anos agrícolas 1996/97 a 1998/99. As aplicações de N para o milho foram realizadas em três épocas: a) pré-semeadura (após o manejo da aveia preta), b) semeadura e c) cobertura. Os resultados mostraram que a aplicação em pré-semeadura do milho de parte ou todo o nitrogênio que seria aplicado em cobertura não conferiu produtividade de grãos diferente da aplicação na semeadura e cobertura mas a ocorrência de precipitações pluviométricas acima da normal pode causar diminuição na produtividade de grãos. Por isso, a aplicação de nitrogênio na semeadura e em cobertura no milho é preferencial

Análise da fauna edáfica em diferentes usos do solo no Bioma Pampa

The soil is populated by thousands of organisms which are responsible for various ecosystem functions. Among these organisms, those belonging to the soil fauna stand out and present a great sensitivity, responding to modifications in the environment, and may be regarded as a good soil quality bioindicator. This work aimed to characterize the edaphic fauna distribution in different soil uses and at different seasons of the year in São Gabriel, RS state, evaluating its use as a bio-indicator of the soil quality. Soil fauna evaluations were conducted in three areas of different soil uses: native forest, native pasture and ryegrass/soybean, in two distinct seasons (winter and summer). During the samples, the soil temperature, the soil water content and the biomass/litter were also evaluated, to verify the influence that these attributes exert on the soil fauna. The abundance and diversity were evaluated as well as the diversity, uniformity and similarity indexes in the areas were calculated. The results presented a large diversity of edaphic organisms. Collembola, Hymenoptera and Acarina were the groups with greater abundance. Some groups have shown to be sensitive to changes in environmental variables. The area with greater diversity and greater uniformity was the native forest, while the ryegrass/soybean had the least diversity and uniformity. The most similar areas were the native forest and the native pasture in the winter evaluations. The soil fauna presents potential to be used as a soil quality bioindicator.O solo é habitado por milhares de organismos responsáveis por diversas funções no ecossistema. Entre esses organismos, destacam-se os pertencentes à fauna do solo, a qual apresenta uma grande sensibilidade às modificações realizadas no meio, podendo ser considerada como um bom bioindicador de qualidade do solo. Assim, este trabalho teve como objetivo caracterizar a distribuição da fauna edáfica em diferentes usos do solo e em diferentes épocas do ano no município de São Gabriel - RS, avaliando a sua utilização como bioindicador da qualidade do solo. Foram realizadas avaliações da fauna do solo em três áreas de diferentes usos do solo: Mata Nativa, Campo Nativo Pastejado e Lavoura Azevém/Soja, em duas épocas distintas (inverno e verão). Durante as coletas, também foram avaliadas a temperatura, a umidade e a biomassa/serapilheira acumulada no solo, para verificar a influência que esses atributos exercem sobre a fauna do solo. Foram verificadas a abundância e a diversidade em nível de ordem dos indivíduos, sendo calculados os índices de diversidade, uniformidade e similaridade das áreas. Os resultados apresentaram uma grande diversidade de organismos edáficos, sendo Collembola, Hymenoptera e Acarina, os grupos com maior abundância no total das avaliações realizadas. Alguns grupos mostraram ser sensíveis a mudanças das variáveis ambientais. A área com maior diversidade e maior uniformidade foi a Mata Nativa, enquanto a Lavoura Azevém/Soja foi a menos diversa e menos uniforme. As áreas mais similares foram a Mata Nativa e o Campo Nativo Pastejado, durante as avaliações de inverno. Em termos gerais, a fauna edáfica apresenta potencial de ser utilizada na avaliação da qualidade do solo

Suficiência amostral para avaliação da fauna epiedáfica com o método Provid

The soil has thousands of organisms responsible for many functions and processes in the ecosystems. Due to presenting a great sensitivity to environmental modifications, the soil fauna is considered a good soil quality bio-indicator. However, inadequate sampling may not permit its use in environmental impact studies. Therefore, studies are required to indicate the sample sufficiency for evaluating the soil fauna. This study aimed to calculate the sample sufficiency for the number of groups of individuals that composes the epiedaphic fauna in different soil use conditions. Evaluations of the epiedaphic fauna were carried out in native forest, native pasture and ryegrass/soybean farming, in the winter and the summer. The sample sufficiency was evaluated for the Provid method through analytical methods, with many levels of reliability, and of the non-parametric methods of Chao 1 and Chao 2. It was concluded the use of the minimum number of 14 samples by the Provid method (n = 14) for the study of epiedaphic fauna is sufficient to ensure, at any time of the year and type of use of the soil, a precision of 10% for field survey studies.O solo é habitado por milhares de organismos responsáveis por diversas funções e processos no ecossistema. Por apresentar uma grande sensibilidade às modificações do meio, a fauna do solo é considerada um bom bioindicador de qualidade do solo, mas limitações analíticas podem restringir esta aptidão. Esse trabalho teve como objetivo calcular a suficiência amostral para o número de grupos de indivíduos que compõe a fauna epiedáfica em diferentes condições de uso do solo. Foram realizadas avaliações da fauna epiedáfica nas condições de mata nativa, campo nativo pastejado e lavoura azevém/soja, em duas épocas distintas (inverno e verão). Avaliou-se a suficiência amostral para o método de coleta (Provid) utilizado através do método analítico, com vários níveis de confiabilidade, e dos métodos não-paramétricos de Chao 1 e Chao 2. O uso do número mínimo de 14 amostras pelo método Provid (n=14) para estudo da fauna epiedáfica é suficiente para garantir, em qualquer época do ano e tipo de uso do solo, uma precisão de 10%, considerada adequada para estimativa da riqueza de grupos

Organic matter stocks and lability and acidification of a no-tilled brazilian soil as affected by cropping systems and nitrogen fertilization

A presente pesquisa foi realizada em experimento de longa duração (19 anos) conduzido em Argissolo Vermelho (220 g kg-1 argila) sob plantio direto (PD), e teve como principais objetivos (i) estimar os parâmetros da dinâmica da MO e verificar o papel de sistemas de cultura e da adubação nitrogenada no acúmulo de C orgânico no solo; (ii) avaliar o fracionamento físico densimétrico e granulométrico como alternativos à oxidação química com KMnO4 na determinação da labilidade da MO do solo; (iii) avaliar a qualidade dos sistemas de manejo a partir do Índice de Manejo de C (IMC), o qual integra índices de estoque e de labilidade da MO; e (iv) acessar o papel dos sistemas de culturas e adubação nitrogenada na acidificação do solo e a participação dos ciclos do C e do N nesse processo. O experimento engloba 10 sistemas de culturas em plantio direto, e para essa pesquisa foram selecionados tratamentos com uma ampla variação no aporte de C ao solo [pousio/ milho (M), aveia/M, aveia+ervilhaca /M, lablab+M, guandu+ M, aveia+ervilhaca/ M+caupi e pangola], sendo que os quatro primeiros foram amostrados nos tratamentos sem e com aplicação de N mineral no milho (0 e 180 kg N-uréia ha-1) e nos três últimos apenas sem N mineral. O solo foi amostrado em seis subcamadas até a profundidade de 0,3 m, tendo sido amostrada também uma área de campo nativo como referência da condição natural do solo A adição anual de C pelas culturas variou de 2,61 a 7,84 Mg C ha-1 e teve efeito positivo nos estoques de C orgânico e na labilidade da MO do solo em PD. Considerando as condições de clima quente e úmido, a taxa de decomposição da MO no solo foi relativamente baixa (k2 = 1,4%), o que pode ser decorrente em parte da proteção física da MO no solo. Aproximadamente 12% do C adicionado foi incorporado na MO do solo, sendo estimada a necessidade de adição de 3,70 Mg C ha-1 ano-1 para contrabalançar as perdas de C do solo. Os métodos de fracionamento físico da MO e por oxidação química (KMnO4 60 mmol L-1) mostraram-se adequados à avaliação da labilidade da MO, enquanto a solução de KMnO4 333 mmol L-1 superestimou o C lábil deste solo. Com base no IMC, verificou-se que a qualidade do sistema de manejo foi diretamente relacionada ao aporte de resíduos vegetais, com destaque nesse sentido para o papel das leguminosas e da adubação nitrogenada. A acidificação do solo foi mais intensa nos sistemas com leguminosas e/ou com adubação nitrogenada, e isto foi decorrente da maior extração de material vegetal alcalino pela colheita de grãos de milho, e não devido à lixiviação de nitrato.The research was performed in a long term experiment (19 years) in a Paleudult soil (220 g kg-1 clay) under no tillage and aimed (i) to estimate parameters of OM dynamic and to verify the role of cropping systems and nitrogen fertilization in accumulating organic C in the soil; (ii) to evaluate the density and particle size fractionation as alternative to the chemical oxidation with KMnO4 in determining soil OM lability; (iii) to evaluate the quality of management systems using the C Management Index (CMI), which integrates C pool index and Lability index of OM; and (iv) to access the role of cropping systems and N fertilization in the soil acidification, as well as the contribution of C and N cycles in this process. The experiment is composed by 10 no-till cropping systems and, among them, the fallow/maize (M), oat/M, oat+vetch/M, lablab/M, pigeonpea+M, oat+vetch/cowpea+M and digitaria systems were selected in order to obtain a wide range of annual C input to the soil, being the first four systems sampled where the soil receives 0 and 180 kg N-urea ha-1 yr-1, while the others were sampled only in the absence of N fertilization. The soil was sampled in six layers from 0-30 cm depth and an adjacent area with native grassland was sampled as reference of natural soil condition. The annual C input by crop systems ranged from 2.61 to 7.84 Mg C ha-1 and had positive effect on organic C stocks and OM lability in this no-tilled soil. Taking the warm and humid weather into account, the OM decomposition rate in the soil was relatively low (k2 = 1.4%), which might be due to the OM physical protection in the soil. About 12% of the added C has incorporated as soil OM, and a requirement of 3.70 Mg C ha-1 yr-1 was estimated in order to counterbalance the soil C loss. The OM physical fractionation methods and the chemical oxidation (60 mmol L-1 KMnO4) seemed to be suitable to the OM lability evaluation, while the 333 mmol L-1 KMnO4 overestimated the labile C at this soil. Based on the CMI, it was found that the quality of management systems was directly related to the input of phytomass by the plants, which was higher when leguminous species and N fertilization were present. The soil acidification was more intense where leguminous-based crop systems and/or N fertilization were present and it was due to the higher exportation of alkaline plant material through the corn grain harvest, and not due to nitrate leaching