Spatial variability of the stability of cohesive soil aggregates under conservation practices / Variabilidade espacial da estabilidade dos agregados de solo coeso sob práticas conservacionistas

The knowledge and characterization of aggregate stability are relevant to select adequate management and to avoidits degradation. Thus, this studyaimed to characterize the spatial variability of aggregate stability in cohesive soilsunder crop conservation systems. The experiment was performed intwo different areas of soybean production: no-tillage System (NTS) and livestock farming integration system (LFI), In each production area, a sampling mesh composed of 50 collection points, with a regular spacing of 40 m, at 0.00-0.20 mdepth, wascarried out. The results were expressed as a percentage of aggregates retained in sieves 2; 1; 0.5 and 0.25 mm, the values obtained were used to calculate the Mean Geometric Diameter (MGD) and Mean Weight Diameter (MWD). In the LFI system, which had a strong degree of spatial dependence (DSD), the attributes showed a moderate DSD, except for MWD. Generally, the reachedvalues of the attributes in the LFI system were lower than those found in the NTS system, showing less variability in the management system with no-tillage. Spatial distribution of the kriging maps demonstrated the LFI system leading to the formation of larger aggregates in the soil when compared to ones to the same attributes in the NTS. All attributes showed a strong to moderatespatial dependence. The soil managed with the LFI system revealed greater aggregate stability when compared to the NTS, which in turn presented less spatial variability than the LFI system and shows a more homogeneous soil.(AU)

O conhecimento e a caracterização da estabilidade dos agregados são relevantes para selecionar um manejo adequado e evitar sua degradação. Portanto, este estudoteve como objetivo caracterizar a variabilidade espacial da estabilidade de agregados em solos coesos sob sistemas de conservação de culturas. O experimento foi conduzido em duas áreas distintas de produção de soja: sistema de plantio direto (NTS) e sistema de integração pecuária (LFI). Foi realizada uma amostragem de 50 pontos de coleta, com espaçamento regular de 40 m, na profundidade de 0,00-0,20 m, em cada área de produção.Os resultados foram expressos como porcentagem de agregados retidos nas peneiras 2; 1; 0,5 e 0,25 mm, os valores obtidos foram utilizados para calcular o Diâmetro Médio Geométrico (DMM) e o Diâmetro Peso Médio (DMM). No sistema LFI, que possuía alto grau de dependência espacial (DDS), os atributos apresentaram um DSD moderado, exceto para MWD. De maneira geral, os valores de escopo dos atributos no sistema LFI foram inferiores aos encontrados no sistema NTS, apresentando menor variabilidade no sistema de manejo do plantio direto. A distribuição espacial dos mapas de krigagem mostrou que o sistema LFI leva à formação de agregados maiores no solo em comparação com outros com os mesmos atributos no NTS. Todos os atributos apresentaram dependência espacial de forte a moderada. O solo manejado com o sistema LFI revelou maior estabilidade dos agregados em relação ao NTS, que por sua vez apresentou menor variabilidade espacial do que o sistema LFI e apresenta um solo mais homogêneo.(AU)

Avaliação do uso de plantas de cobertura de solo na entressafra milho-trigo no noroeste do Rio Grande do Sul / Evaluation of the use of cover crops in corn-wheat off-seasonin northwest of Rio Grande do Sul

A utilização de plantas de cobertura de solo, em especial de verão em janelas entressafras, é uma prática pouco comum por competirem com as culturas de importância econômica. O objetivo foi avaliar o uso de plantas de cobertura, na cobertura do soloe supressão de plantas espontâneas na entressafra milho-trigo no noroeste do Rio Grande do Sul. Para isso, utilizou-se crotalária espectabilis, mucuna-cinza, feijão-de-porco, tremoço, trigo-mourisco, milheto, consórcio de milheto e crotalária (50%) e pousio (testemunha). As espécies foram semeadas após a colheita do milho safra com 0,45 m de espaçamento entre linhas em blocos ao acaso com seis repetições. A taxa de cobertura do solo foi analisada aos 30, 45, 60, 75 e 90 dias após a semeadura. A matéria seca foi determinada na plena floração de cada cultura, separada em talos/colmos e folhas e secos a 65ºC. A incidência de plantas espontâneas foi avaliada no momento de plena floração. No período entressafra o milheto, consórcio de milheto + crotalária, mucuna-cinza e feijão-de-porco apresentam maior eficiência de cobertura do solo, ambos atingindo 100% de cobertura de solo. Os maiores acúmulos de matéria seca foram do milheto (11.204 kg.ha-1) e consórcio (9291 kg.ha-1). As culturas mais eficientes para a supressão de plantas espontâneas foram o milheto, o consórcio e a mucuna-cinza. A crotalária e trigo-mourisco apresentarambaixo desempenho, logo, não são recomendadas para cultivo solteiro na entressafra milho-trigo.(AU)

The use of cover crops, especially in summer in off-season, is an uncommon practice because they compete with crops of economic importance. The objective was to evaluate the use of cover crops, soil cover and suppression of weeds in the corn-wheat off-season in northwest of Rio Grande do Sul. For this, sunn hemp, gray mucuna, jack bean, lupine, buckwheat, millet, millet, and sunn hemp intercrop (50%) and fallow (control) were used. The species were sown after harvesting the corn crop with 0.45 m spacing between rows in randomized blocks with six replications. The soil cover rate was analyzed at 30, 45, 60, 75 and 90 days after sowing. Dry matter was determined at full flowering of each crop, separated into stalks/stems and leaves, and dried at 65ºC. The incidence of weeds was evaluated at the time of full flowering. In the off-season, millet, millet + crotalaria, gray mucuna and jack bean intercropped have greater soil cover efficiency, both reaching 100% soil cover. The highest accumulations of dry matter were from millet (11,204 kg.ha-1) and intercropped (9291 kg.ha-1). The most efficient crops for the suppression of weeds were pearl millet, intercropped and gray mucuna. Sunn hemp and buckwheat showed low performance; therefore, they are not recommended for single cultivation in the corn-wheat off-season.(AU)

Survival and distribution of weedy rice seedbank after twenty-two years of different rice cropping systems / Sobrevivência e distribuição do banco de sementes de arroz daninho após 22 anos de cultivo de arroz em diferentes sistemas

ABSTRACT: Weedy rice (Oryza sativa L.) is the most problematic weed in rice fields due to the few control management alternatives to control it, because of the genetic similarity with the crop. Different cropping systems (regarding soil preparation before sowing) have been used as options to control the persistence and emergence of the weed seedbank. Therefore, the objective of this study was to evaluate the longevity and vertical distribution of weedy rice seeds in the soil seedbank after 22 years of different rice cropping systems. Data was analyzed as a two-way factorial, with cropping systems carried out for 22 years [no-tillage (NT), conventional tillage (CT), wet direct-seeded (WDS)] as one factor and sampling depth (0-2, 2-5, 5-10 and 10-20 cm) as the other factor. The number of whole and deteriorated seeds per m-2 were assessed, as well as the viability (%). No effect between the systems were detected up to 5 cm, however at 5-10 cm CT and WDS showed higher amount of seeds, and WDS at 10-20 cm. As the sampling depth increased, NT showed fewer amount of seeds, while less reduction of the soil seedbank was observed in WDS. CT and WDS spread viable seeds in the soil profile from 0 to 20 cm depth. After 22 years there are viable weedy rice seeds up to 10 cm of depth in the three cropping systems and there is no difference among them up to 5 cm of depth, demonstrating the serious problem of the seedbank for this species.

RESUMO: O arroz daninho (Oryza sativa L.) é a principal planta daninha do arroz cultivado e, devido à similaridade genética com a cultura, são poucas as alternativas de controle. Uma possibilidade são os sistemas de cultivo, em razão da influência na emergência e sobrevivência da espécie no banco de sementes do solo. Diante disso, o trabalho objetivou avaliar a longevidade e a distribuição das sementes de arroz daninho no perfil do solo, após 22 anos de cultivo, sob diferentes sistemas. Os tratamentos foram arranjados em esquema fatorial, em que o fator A foi composto por três sistemas de cultivo, realizados consecutivamente durante 22 anos, sendo esses: semeadura direta (SD), sistema convencional (SC) e pré-germinado (PG); e, o fator B composto por quatro profundidades de amostragem: 0-2, 2-5, 5-10 e 10-20 cm. As variáveis avaliadas foram: o número de sementes íntegras e deterioradas m-2; e, a porcentagem de viabilidade. Não foi verificado efeito dos sistemas até 5 cm, mas a 5-10 cm SC e PG mostraram maior quantidade de sementes, e PG a 10-20 cm. A SD proporcionou diminuição de sementes íntegras conforme aumentou a profundidade de amostragem, enquanto o sistema PG elimina menos sementes do banco de sementes do solo. Os sistemas SC e PG distribuem sementes viáveis no perfil do solo de 0 a 20 cm de profundidade. Após 22 anos, nos três sistemas de cultivo há sementes de arroz daninho viáveis até 10 cm de profundidade, sendo igual a quantidade de sementes viáveis até cinco centímetros de profundidade.

Dejeto líquido de suínos: efeito no solo e nas perdas de K, Ca e Mg por erosão hídrica / Pig slurry: effect on soil and K, Ca and Mg losses by water erosion

O dejeto de suíno (DLS) é usado como fertilizante cujos nutrientes são perdidos por erosão e contaminam o ambiente se o dejeto é usado inadequadamente. Objetivou-se avaliar o efeito de DLS nosolo e na erosão, num Nitossolo Bruno. Os tratamentos, 0; 50; 100; e 200 m³ ha-1de DLS foram aplicados superficialmente após a semeadura uma vez em cada um dos cinco cultivos, e na palhada do último cultivo, totalizando 0, 250, 500 e 1000 m³ ha-1, na aveia (Avena strigosa), milho (Zea mays), nabo (Raphanus sativus L.) e soja (Glycine max), e nos resíduos de aveia. A chuva simulada (65 mm h-1e 75 minutos) foi aplicada três vezes no milho e quatro vezes no nabo, na soja, e nos resíduos, com um simulador debraços rotativos. Antes e depois da pesquisa, determinou-se o teor de K, Ca e Mg no solo. As chuvas aplicadas em cada momento compuseram um teste (T). O T1 ocorreu após a aplicação do DLS e os demais testes em intervalos que variaram entre 14 e 70 dias, em função do clima. Durante o escoamento, em intervalos de cincominutos coletaram-se amostras de enxurrada para determinar as perdas de água e o teor de K, Ca e Mg na água. O DLS não influenciou o teor dos nutrientes no solo. O teore as perdas totais dos nutrientes foram maiores com 1000 m3ha-1de DLS do que na ausência do dejeto. Com o aumento de escoamento, diminuiu o teor na enxurrada e aumentou a perda total, a qual aumentou também com o aumento de teor dos nutrientes na enxurrada. Recomenda-se aplicar menos do que 500 m3ha-1de DLS total no solo, mesmo em aplicações intervalares, devido à elevada perda de K, Ca e Mg pela erosão hídrica.(AU)

Pigg slurry (PS) is used as a fertilizer whose nutrients are lost through erosion and contaminate the environment if the manure is used inappropriately. The objective was to evaluate the effect of PS on soil and erosion, in a Alfisol soil. The treatments, 0; 50; 100; and 200 m³ ha-1of PS were applied superficially after sowing once in each of the five crops, and in the straw of the last crop, totaling 0, 250, 500 and 1000 m³ ha-1, in oat (Avena strigosa), corn (Zea mays), turnip (Raphanus sativusL.) and soybean (Glycine max), and in oat residues. The simulated rain (65 mm h-1and 75 minutes) was applied three times to corn and four times to turnip, soybeans, and residues, with a rotating arms simulator. Before and after the research, the content of K, Ca and Mg in thesoil was determined. The rainfall applied at each moment made up a test (T). T1 occurred after the application of the PS and the other tests at intervals that varied between 14 and 70 days, depending on the weather. During the runoff, at five-minute intervals, runoff samples were collected to determine water losses and the content of K, Ca and Mg in the water. The PS did not influence the nutrient content in the soil. The content and total losses of nutrients were higher with 1000 m3ha-1of PS than in theabsence of manure. With the increase in runoff, the content inthe runoff decreased and the total loss increased, which also increased with the increase in the nutrient content in the runoff. It is recommended to apply less than 500 m3ha-1of total PS inthe soil, even in interval applications, due to the high loss of K, Ca and Mg by water erosion.(AU)

Improving irrigation, crop, and soil management for sustainable soybean production in Southern Brazilian lowlands

Lowlands have been cultivated with irrigated rice (Oryza sativa) in a monoculture cropping system for more than a century in southern Brazil. Shallow topsoil with high bulk density and deficient water infiltration favors the of production paddy rice; however, this condition does not favor species non-tolerant to flooding or oxygen restriction. Thus, soil and irrigation management may be necessary to raise the rice-soybean (Glycine max) rotation systems to sustainable levels. We carried out a two-year field experiment to assess the effects of irrigation treatments and soil management on soil physical properties, soybean growth, and grain yield in lowland systems. The experiment comprised a randomized block design with two factors and three replications. The main factor comprised the following irrigation treatments: sprinkler; surface, and rainfed. Four soil managements composed the second factor: conventional tillage (CT), no-tillage (NT), conventional tillage with raised-seedbed, and no-tillage with raised-seedbed. Soil physical properties, soil penetration resistance, crop parameters, grain yield and water productivity were evaluated. CT increased the soil penetration resistance near the soil surface layer. The highest soil bulk density at the 0.05-0.10 m layer in the CT reduces grain yield in rainfed soybean compared to NT. Supplementary irrigation increased soybean yield of about 36 % in years of uneven rainfall distribution. Sprinkler irrigation resulted in higher irrigated water productivity (90 %) compared to surface irrigation, contributing to a more sustainable increase in grain yield. Crop rotation in a no-tillage cropping scheme could improve the sustainability of diversified agriculture in lowlands.

Exchangeable potassium reserve in a Brazilian savanna Oxisol after nine years under different cotton production systems

Adequate potassium (K) fertilization is essential for agricultural production in soils of the Brazilian Savanna (Cerrado biome) due to the high demand by crops (especially cotton), likelihood of leaching losses, and the dependence on fertilizer importations. Therefore, sustainability requires improvements in the soil efficiency management. This study evaluated the influence of soil management and crop succession or rotation combinations with cotton on K dynamics and exchangeable reserves in the soil profile, and the partial balance of K after nine years of cultivation in a clayey Oxisol in the Cerrado. The soil was sampled in layers up to 100 cm depth in four cotton production systems treatments: 1) conventional soil tillage (CST) with cotton monoculture; 2) CST with annual cotton-soybean-cotton succession; 3) CST with cotton/soybean/maize rotation; and 4) no-tillage system (NTS) with cotton/soybean/maize rotation and Urochloa ruziziensis (ruzigrass) as a cover crop in the off-season after grain crops. The experiment was conducted using a randomized block design with four replications. CST with cotton monoculture favored the leaching of K surplus from fertilization. Crop rotation including ruzigrass in the NTS allowed better control of K dynamics, ensuring its circulation in the soil-plant compartments and reducing leaching. The increased organic matter (OM) in this system enlarges the storage capacity of K in the topsoil. The adoption of no-tillage crop systems integrating ruzigrass is viable to improve the efficiency of K fertilizers in cotton cultivation in highly weathered tropical soils.

Productivity of corn and beans as affected by season and source of nitrogen / Produtividade de milho e feijão afetada pela época e fonte de nitrogênio

Enhanced-efficiency fertilizers, which provide a reduction in nitrogen (N) losses, can be a viable alternative for the anticipation of topdressing for the moment of sowing, besides reducing operations for the rural producer. This study aimed to determine the effect of the period of application of enhanced-efficiency nitrogen fertilizers on the grain yield of corn and common bean in the Cerrado region in the direct seeding system. The experiment was carried out during two crop seasons (2019/2020 and 2020/2021), under field conditions. The completely randomized blocks experimental design was used, being arranged in a 2x4+1 factorial, with four replicates. Treatments consisted of the combination of the following two periods of nitrogen application: at sowing and recommended (four open leaves of corn and third trefoil in beans); and of the four following types of nitrogen fertilizers: 1. urea + NBPT + Zeolite; 2. urea + B + Cu + Zeolite; 3. Super N; and 4. Urea. Additionally, a control treatment (without N) was included. Nitrogen values for application in the treatments were adjusted so that 150 kg ha¹ N was applied to the corn, cultivated in summer, and 90 kg ha N was applied to the common bean, cultivated in winter. It was concluded that nitrogen sources and period of nitrogen application did not affect corn grain yield, yield components, and common bean grain yield. The application of nitrogen in corn or common bean provided significant increases in crop grain yield.

Os fertilizantes com eficiência aumentada, que proporcionam redução das perdas de nitrogênio (N), podem ser alternativas viáveis para proporcionar a antecipação da adubação de cobertura para a semeadura e reduzir operações para o produtor rural. O objetivo do trabalho foi determinar o efeito da época de aplicação de fertilizantes nitrogenados de eficiência aumentada nas produtividades de grãos do milho e feijão-comum na região do Cerrado no sistema de semeadura direta. O experimento foi desenvolvido durante duas safras agrícolas, 2019/2020 e 2020/2021, em condições de campo. O delineamento experimental foi em blocos completos casualizados, no esquema fatorial 2x4+1, com quatro repetições. Os tratamentos constaram da combinação de duas épocas de aplicação de nitrogênio, semeadura e recomendada (quarta folhas aberta no milho e terceiro trifólio no feijão) com quatro tipos de fertilizantes nitrogenados (1. ureia + NBPT + Zeólita), 2. (ureia + B + Cu + Zeólita), 3. Super N e 4. Ureia). Adicionalmente foi incluído um tratamento controle (sem N). No milho, cultivado no verão, aplicou-se 150 kg ha² de N e no feijão-comum, cultivado no inverno, aplicou-se 90 kg ha¹ de N. Concluiu-se que as fontes nitrogenadas e a época de aplicação do nitrogênio não afetaram a produtividade de grãos da cultura do milho, os componentes de produção e a produtividade de grãos do feijão-comum. A aplicação de nitrogênio no milho ou no feijão-comum proporcionou incrementos significativos na produtividade de grãos das culturas.

Characterization of edaphic fauna in different monocultures in Savanna of Piauí / Caracterização da fauna edáfica em diferentes monoculturas no Cerrado piauiense

Vegetation cover may show diversity and composition patterns of the soil invertebrate community, as a function of litter quantity and quality in a specific habitat. The objective of this work was to characterize the distribution of edaphic fauna in different monocultures. The study was carried out at Chapada Grande farm in Regeneração, PI. Four monoculture areas were chosen: no-tillage soybean, eucalyptus, pasture, and a preserved native cerrado forest. Soil fauna was collected in a dry and wet period by pitfall traps containing 4% formaldehyde. The edaphic fauna was evaluated by the number of individuals per trap per day, average richness and richness, Shannon diversity index and Pielou uniformity index. Data were submitted to analysis of variance and multivariate Principal Component Analysis (PCA). The highest number of individuals per day trap and of average richness were registered in the pasture, eucalyptus and forest areas in both periods, while soybean showed lower values with predominance of Coleoptera and Formicidae groups. The pasture and forest areas showed of higher Shannon index values in the two evaluated seasons, probably due to higher contributions organic residues in the soil that favors the shelter, feeding and reproduction conditions. Regarding the Pielou index, the soybean system showed higher values in this variable. The Aranae, Coleoptera, Formicidae and Diptera groups predominated in the humid period, while Coleoptera and Formicidae predominated in the dry period. Systems that generate greater accumulation of residues harbor a greater diversity of invertebrates of the edaphic fauna. Seasonality had an effect on all variables analyzed and the wet period showed more expressive values.(AU)

A cobertura vegetal pode mostrar padrões de diversidade e composição da comunidade de invertebrados do solo, em função da quantidade e qualidade da serapilheira em determinado habitat específico. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a distribuição da fauna edáfica em diferentes monocultivos. O estudo foi realizado na fazenda Chapada Grande no município de Regeneração, PI. Foram escolhidas quatro áreas de monocultivos: soja em sistema de plantio direto, eucalipto, pastagem, além de uma mata nativa de cerrado preservada. Foram realizadas coletas da fauna do solo, em período seco e úmido, por meio de armadilhas do tipo pitfall contendo 4% de formol. A fauna edáfica foi avaliada pelo número de indivíduos por armadilha por dia, riqueza e riqueza média, índice de diversidade de Shannon e índice de uniformidade de Pielou. Os dados foram submetidos à análise de variância e à análise multivariada de Componentes Principais (ACP). O maior número de indivíduos por armadilha dia e de riqueza média foram registrados nas áreas pastagem, eucalipto e mata nos dois períodos, enquanto que a soja mostrou valores inferiores com predomínio dos grupos Coleoptera e Formicidae. As áreas de pastagem e mata mostraram maiores valores de índice de Shannon nas duas épocas avaliadas provavelmente em função de maiores aportes de resíduos orgânicos no solo que favorece as condições de abrigo, alimentação e reprodução. Em relação ao índice de Pielou o sistema com soja mostrou maiores valores nessa variável. Os grupos Araneae, Coleoptera, Formicidae e Diptera predominaram no período úmido, enquanto Coleoptera e Formicidae se destacaram no período seco. Sistemas que geram maior acúmulo de resíduos abrigam uma maior diversidade de invertebrados da fauna edáfica. A sazonalidade apresentou efeito sobre todas as variáveis analisadas sendo que o período úmido mostrou valores mais expressivos.(AU)

Production and profitability of crop rotation systems in southern Brazil / Produção e rentabilidade de sistemas de rotação de culturas no sul do Brasil

Crop rotation is one of the pillars of conservation agriculture. This practice has offered a series of advantages in terms of improving soil physical, chemical, and biological conditions. These advantages result in yield increases for all economic crops involved in the rotation systems and may also reduce production costs. In this context, the aim of this study was to compare the profitability of crop rotation systems with different levels of crop diversification. The experimental design was randomized blocks, with five treatments and four replications. The treatments included one less diversified crop rotation system (control) with soybean and wheat and four more diversified crop rotation systems (involving three or more species), including soybean, wheat, black oats, maize, canola, barley, blue lupine, white oats, beans, radish, triticale, rye, hairy vetch, and sorghum, under no-tillage conducted during a threeyear cycle. Analyses were conducted considering productivity, operating cost, and economic profit. The highest accumulated gross yields were obtained in the more diversified crop rotation systems. The results show that the more diversified crop rotation systems were more profitable. When the opportunity cost was included, the most diversified crop rotations presented greater economic feasibility. The less diversified crop rotation system presented a negative economic profit. The crop rotation systems including beans presented the highest economic profit.

A rotação de culturas é um dos pilares da agricultura de conservacionista. Esta prática tem uma série de vantagens, melhorando as condições físicas, químicas e biológicas do solo. Isto resulta em aumentos de produtividade de todas as culturas econômicas envolvidas nos sistemas de rotação, podendo também reduzir os custos de produção. Neste contexto, o objetivo deste estudo foi comparar a rentabilidade dos sistemas de rotação de culturas com diferentes níveis de diversificação. O desenho experimental foi de blocos ao acaso, com cinco tratamentos e quatro repetições. Os tratamentos foram compostos de um sistema de rotação de culturas pouco diversificado (controle), com trigo no inverno, seguido de soja no verão, e quatro sistemas de rotação de culturas diversificados (envolvendo três ou mais espécies), incluindo soja, trigo, aveia preta, milho, canola, cevada, tremoço azul, aveia branca, feijão, rabanete, triticale, centeio, ervilhaca peluda, sorgo e trigo mourisco, conduzido em plantio direto, por um ciclo de três anos. Para as análises foram considerados a produtividade, a receita, o custo operacional, a margem bruta e o lucro econômico. Os maiores rendimentos brutos foram obtidos em sistemas de rotação de culturas mais diversificados. Os resultados mostram que sistemas mais diversificados de rotação de culturas são mais rentáveis e economicamente mais vantajosos. Quando considerado o custo de oportunidade, apenas as rotações de culturas mais diversificadas apresentaram viabilidade econômica. O sistema de rotação de culturas menos diversificado não apresentou lucro econômico. Os sistemas de rotação de culturas que incluíam o feijão foram os apresentaram o melhor desempenho econômico.

Soil macrofauna associated with cover crops in an Oxisol from the southwest of Piauí state, Brazil / Macrofauna edáfica associada a plantas de cobertura em um Latossolo Amarelo do sudoeste do estado do Piauí, Brasil

The soil macrofauna is fundamental for the maintenance of soil quality. The aim of this study was to characterize the soil macrofauna under different species of cover crops, including monoculture or intercropping associated to two types of soil management in the southwest region of Piauí state. The study was carried out in an Oxisol (Latossolo Amarelo, according to Brazilian Soil Classification System) in the municipality of Bom Jesus, Piauí, distributed in 30 m2 plots. Testing and evaluation of the soil macrofauna were conducted in a 9 × 2 strip factorial design, with combinations between cover crops/consortia and soil management (with or without tillage), with four replications. Soil monoliths (0.25 × 0.25 m) were randomly sampled in each plot for macrofauna at 0‒0.1, 0.1‒0.2, and 0.2‒0.3 m depth, including surface litter. After identification and counting of soil organims, the relative density of each taxon in each depth was determined. The total abundance of soil macrofauna quantified under cover crops in the conventional and no-tillage system was 2,408 ind. m-2, distributed in 6 classes, 16 orders, and 31 families. The results of multivariate analysis show that grass species in sole cropping systems and no-tillage presents higher macrofauna density, in particular the taxonomic group Isoptera. No-tillage also provided higher richness of families, where Coleoptera adult were the second more abundant group in no-tillage and Hemiptera in conventional tillage.(AU)

Os organismos da macrofauna edáfica são fundamentais para a manutenção da qualidade do solo. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a macrofauna edáfica sob diferentes espécies de plantas de cobertura, incluindo monocultura ou cultivo consorciado associados a dois tipos de manejo do solo no sudoeste do Piauí. O estudo foi realizado em Latossolo Amarelo (Sistema Brasileiro de Classificação de Solos) no município de Bom Jesus, Piauí, distribuídos em parcelas de 30 m2. O experimento e avaliação da macrofauna edáfica foram conduzidos em um ensaio fatorial em faixas 9 × 2, com combinações entre culturas /consórcios de cobertura e manejo do solo (com ou sem preparo), com quatro repetições. Os monólitos de solo (0,25 × 0,25 m) foram retirados aleatoriamente de cada parcela, para contagem da macrofauna, nas camadas de 0‒0,1, 0,1‒0,2, e 0,2-0,3 m de profundidade, inclusive liteira de superfície. Após a identificação e contagem dos organismos, foi determinada a densidade relativa de cada táxon em cada profundidade. A abundância total da macrofauna edáfica quantificada no experimento foi de 2.408 ind.m-2, distribuídos em 6 classes, 16 ordens e 31 famílias. Os resultados da análise multivariada revelaram que espécies de gramíneas em sistemas de cultivo solteiro e plantio direto favoreceram maior densidade da macrofauna, em especial do grupo taxonômico Isoptera. A ausência de preparo também proporcionou maior riqueza de famílias, destacando-se o grupo taxonômico Coleoptera adulto em plantio direto e Hemiptera em plantio convencional.(AU)

Production and profitability of crop rotation systems in southern Brazil / Produção e rentabilidade de sistemas de rotação de culturas no sul do Brasil

Crop rotation is one of the pillars of conservation agriculture. This practice has offered a series of advantages in terms of improving soil physical, chemical, and biological conditions. These advantages result in yield increases for all economic crops involved in the rotation systems and may also reduce production costs. In this context, the aim of this study was to compare the profitability of crop rotation systems with different levels of crop diversification. The experimental design was randomized blocks, with five treatments and four replications. The treatments included one less diversified crop rotation system (control) with soybean and wheat and four more diversified crop rotation systems (involving three or more species), including soybean, wheat, black oats, maize, canola, barley, blue lupine, white oats, beans, radish, triticale, rye, hairy vetch, and sorghum, under no-tillage conducted during a threeyear cycle. Analyses were conducted considering productivity, operating cost, and economic profit. The highest accumulated gross yields were obtained in the more diversified crop rotation systems. The results show that the more diversified crop rotation systems were more profitable. When the opportunity cost was included, the most diversified crop rotations presented greater economic feasibility. The less diversified crop rotation system presented a negative economic profit. The crop rotation systems including beans presented the highest economic profit.(AU)

A rotação de culturas é um dos pilares da agricultura de conservacionista. Esta prática tem uma série de vantagens, melhorando as condições físicas, químicas e biológicas do solo. Isto resulta em aumentos de produtividade de todas as culturas econômicas envolvidas nos sistemas de rotação, podendo também reduzir os custos de produção. Neste contexto, o objetivo deste estudo foi comparar a rentabilidade dos sistemas de rotação de culturas com diferentes níveis de diversificação. O desenho experimental foi de blocos ao acaso, com cinco tratamentos e quatro repetições. Os tratamentos foram compostos de um sistema de rotação de culturas pouco diversificado (controle), com trigo no inverno, seguido de soja no verão, e quatro sistemas de rotação de culturas diversificados (envolvendo três ou mais espécies), incluindo soja, trigo, aveia preta, milho, canola, cevada, tremoço azul, aveia branca, feijão, rabanete, triticale, centeio, ervilhaca peluda, sorgo e trigo mourisco, conduzido em plantio direto, por um ciclo de três anos. Para as análises foram considerados a produtividade, a receita, o custo operacional, a margem bruta e o lucro econômico. Os maiores rendimentos brutos foram obtidos em sistemas de rotação de culturas mais diversificados. Os resultados mostram que sistemas mais diversificados de rotação de culturas são mais rentáveis e economicamente mais vantajosos. Quando considerado o custo de oportunidade, apenas as rotações de culturas mais diversificadas apresentaram viabilidade econômica. O sistema de rotação de culturas menos diversificado não apresentou lucro econômico. Os sistemas de rotação de culturas que incluíam o feijão foram os apresentaram o melhor desempenho econômico.(AU)

Soil macrofauna associated with cover crops in an Oxisol from the southwest of Piauí state, Brazil / Macrofauna edáfica associada a plantas de cobertura em um Latossolo Amarelo do sudoeste do estado do Piauí, Brasil

The soil macrofauna is fundamental for the maintenance of soil quality. The aim of this study was to characterize the soil macrofauna under different species of cover crops, including monoculture or intercropping associated to two types of soil management in the southwest region of Piauí state. The study was carried out in an Oxisol (Latossolo Amarelo, according to Brazilian Soil Classification System) in the municipality of Bom Jesus, Piauí, distributed in 30 m2 plots. Testing and evaluation of the soil macrofauna were conducted in a 9 × 2 strip factorial design, with combinations between cover crops/consortia and soil management (with or without tillage), with four replications. Soil monoliths (0.25 × 0.25 m) were randomly sampled in each plot for macrofauna at 0â€'0.1, 0.1â€'0.2, and 0.2â€'0.3 m depth, including surface litter. After identification and counting of soil organims, the relative density of each taxon in each depth was determined. The total abundance of soil macrofauna quantified under cover crops in the conventional and no-tillage system was 2,408 ind. m-2, distributed in 6 classes, 16 orders, and 31 families. The results of multivariate analysis show that grass species in sole cropping systems and no-tillage presents higher macrofauna density, in particular the taxonomic group Isoptera. No-tillage also provided higher richness of families, where Coleoptera adult were the second more abundant group in no-tillage and Hemiptera in conventional tillage.(AU)

Os organismos da macrofauna edáfica são fundamentais para a manutenção da qualidade do solo. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a macrofauna edáfica sob diferentes espécies de plantas de cobertura, incluindo monocultura ou cultivo consorciado associados a dois tipos de manejo do solo no sudoeste do Piauí. O estudo foi realizado em Latossolo Amarelo (Sistema Brasileiro de Classificação de Solos) no município de Bom Jesus, Piauí, distribuídos em parcelas de 30 m2. O experimento e avaliação da macrofauna edáfica foram conduzidos em um ensaio fatorial em faixas 9 × 2, com combinações entre culturas /consórcios de cobertura e manejo do solo (com ou sem preparo), com quatro repetições. Os monólitos de solo (0,25 × 0,25 m) foram retirados aleatoriamente de cada parcela, para contagem da macrofauna, nas camadas de 0â€'0,1, 0,1â€'0,2, e 0,2-0,3 m de profundidade, inclusive liteira de superfície. Após a identificação e contagem dos organismos, foi determinada a densidade relativa de cada táxon em cada profundidade. A abundância total da macrofauna edáfica quantificada no experimento foi de 2.408 ind.m-2, distribuídos em 6 classes, 16 ordens e 31 famílias. Os resultados da análise multivariada revelaram que espécies de gramíneas em sistemas de cultivo solteiro e plantio direto favoreceram maior densidade da macrofauna, em especial do grupo taxonômico Isoptera. A ausência de preparo também proporcionou maior riqueza de famílias, destacando-se o grupo taxonômico Coleoptera adulto em plantio direto e Hemiptera em plantio convencional.(AU)

Produtividade de milho e retorno econômico em sistema integrado de produção com doses de nitrogênio / Maize yield and economic return in integrated production system with doses of nitrogen

O milho é altamente exigente e responsivo à adubação com nitrogênio (N), estando inserido em vários sistemas produtivos, com destaque recente para os sistemas integrados de produção. Assim, objetivou-se avaliar o efeito de doses de N sob o milho, bem como o aspecto econômico em sistema integrado. O delineamento experimental utilizado foi de blocos ao acaso com quatro repetições. Foram avaliadas quatro doses de N em cobertura (0, 40, 80 e 120 kg ha-1). O milho foi cultivado sob palhada do consórcio de aveia e azevém. Verificou-se que diâmetro do colmo, altura de inserção da espiga, e características da espiga, com exceção do número de fileiras por espiga aumentaram linearmente em função das doses de N, por sua vez, a altura da planta respondeu de forma quadrática até a dose de 81 kg ha-1 de N. A produtividade aumentou de forma expressiva em função do N, indicando efeito residual da adubação no inverno e elevada eficiência de uso do N no sistema produtivo. A maior produtividade e lucratividade foram obtidas na dose de 120 kg ha-1 N.

Maize is highly demanding and responsive to nitrogen (N) fertilization, inserted in several production systems, with the recent highlight for integrated production systems. This study aimed to assess the effect of N rates on maize, as well as the economic aspect in an integrated production system. The experimental design was a randomized complete block design with four replicates. Four N rates in topdressing (0, 40, 80, and 120 kg ha-1) were assessed. Maize was cultivated under black oat and ryegrass mixed straw. Stem diameter, main ear insertion height, and ear parameters, except for the number of rows per ear, which increased linearly as a function of N rates, in turn, plant height responded quadratically until 81 kg N ha-1. Grain yield increased significantly as a function of N, indicating a residual effect of winter fertilization and high N use efficiency in the production system. The highest grain yield and profitability were obtained at the rate of 120 kg N ha-1.

Produtividade de milho e retorno econômico em sistema integrado de produção com doses de nitrogênio / Maize yield and economic return in integrated production system with doses of nitrogen

O milho é altamente exigente e responsivo à adubação com nitrogênio (N), estando inserido em vários sistemas produtivos, com destaque recente para os sistemas integrados de produção. Assim, objetivou-se avaliar o efeito de doses de N sob o milho, bem como o aspecto econômico em sistema integrado. O delineamento experimental utilizado foi de blocos ao acaso com quatro repetições. Foram avaliadas quatro doses de N em cobertura (0, 40, 80 e 120 kg ha-1). O milho foi cultivado sob palhada do consórcio de aveia e azevém. Verificou-se que diâmetro do colmo, altura de inserção da espiga, e características da espiga, com exceção do número de fileiras por espiga aumentaram linearmente em função das doses de N, por sua vez, a altura da planta respondeu de forma quadrática até a dose de 81 kg ha-1 de N. A produtividade aumentou de forma expressiva em função do N, indicando efeito residual da adubação no inverno e elevada eficiência de uso do N no sistema produtivo. A maior produtividade e lucratividade foram obtidas na dose de 120 kg ha-1 N.(AU)

Maize is highly demanding and responsive to nitrogen (N) fertilization, inserted in several production systems, with the recent highlight for integrated production systems. This study aimed to assess the effect of N rates on maize, as well as the economic aspect in an integrated production system. The experimental design was a randomized complete block design with four replicates. Four N rates in topdressing (0, 40, 80, and 120 kg ha-1) were assessed. Maize was cultivated under black oat and ryegrass mixed straw. Stem diameter, main ear insertion height, and ear parameters, except for the number of rows per ear, which increased linearly as a function of N rates, in turn, plant height responded quadratically until 81 kg N ha-1. Grain yield increased significantly as a function of N, indicating a residual effect of winter fertilization and high N use efficiency in the production system. The highest grain yield and profitability were obtained at the rate of 120 kg N ha-1.(AU)

Characterization of edaphic fauna in different monocultures in Savanna of Piauí

Abstract Vegetation cover may show diversity and composition patterns of the soil invertebrate community, as a function of litter quantity and quality in a specific habitat. The objective of this work was to characterize the distribution of edaphic fauna in different monocultures. The study was carried out at Chapada Grande farm in Regeneração, PI. Four monoculture areas were chosen: no-tillage soybean, eucalyptus, pasture, and a preserved native cerrado forest. Soil fauna was collected in a dry and wet period by pitfall traps containing 4% formaldehyde. The edaphic fauna was evaluated by the number of individuals per trap per day, average richness and richness, Shannon diversity index and Pielou uniformity index. Data were submitted to analysis of variance and multivariate Principal Component Analysis (PCA). The highest number of individuals per day trap and of average richness were registered in the pasture, eucalyptus and forest areas in both periods, while soybean showed lower values with predominance of Coleoptera and Formicidae groups. The pasture and forest areas showed of higher Shannon index values in the two evaluated seasons, probably due to higher contributions organic residues in the soil that favors the shelter, feeding and reproduction conditions. Regarding the Pielou index, the soybean system showed higher values in this variable. The Aranae, Coleoptera, Formicidae and Diptera groups predominated in the humid period, while Coleoptera and Formicidae predominated in the dry period. Systems that generate greater accumulation of residues harbor a greater diversity of invertebrates of the edaphic fauna. Seasonality had an effect on all variables analyzed and the wet period showed more expressive values.

Resumo A cobertura vegetal pode mostrar padrões de diversidade e composição da comunidade de invertebrados do solo, em função da quantidade e qualidade da serapilheira em determinado habitat específico. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a distribuição da fauna edáfica em diferentes monocultivos. O estudo foi realizado na fazenda Chapada Grande no município de Regeneração, PI. Foram escolhidas quatro áreas de monocultivos: soja em sistema de plantio direto, eucalipto, pastagem, além de uma mata nativa de cerrado preservada. Foram realizadas coletas da fauna do solo, em período seco e úmido, por meio de armadilhas do tipo pitfall contendo 4% de formol. A fauna edáfica foi avaliada pelo número de indivíduos por armadilha por dia, riqueza e riqueza média, índice de diversidade de Shannon e índice de uniformidade de Pielou. Os dados foram submetidos à análise de variância e à análise multivariada de Componentes Principais (ACP). O maior número de indivíduos por armadilha dia e de riqueza média foram registrados nas áreas pastagem, eucalipto e mata nos dois períodos, enquanto que a soja mostrou valores inferiores com predomínio dos grupos Coleoptera e Formicidae. As áreas de pastagem e mata mostraram maiores valores de índice de Shannon nas duas épocas avaliadas provavelmente em função de maiores aportes de resíduos orgânicos no solo que favorece as condições de abrigo, alimentação e reprodução. Em relação ao índice de Pielou o sistema com soja mostrou maiores valores nessa variável. Os grupos Araneae, Coleoptera, Formicidae e Diptera predominaram no período úmido, enquanto Coleoptera e Formicidae se destacaram no período seco. Sistemas que geram maior acúmulo de resíduos abrigam uma maior diversidade de invertebrados da fauna edáfica. A sazonalidade apresentou efeito sobre todas as variáveis analisadas sendo que o período úmido mostrou valores mais expressivos.

Atrazine degradation patterns: the role of straw cover and herbicide application history

In Brazil, atrazine (ATZ) is widely applied to maize (Zea mays L.) fields for weed control. The presence of ATZ and its metabolites in soil and water matrices has become a matter of some concern for governmental authorities as well as for society at large. This study evaluated the patterns of ATZ degradation (mineralization, extractable and non-extractable ATZ residues, and metabolite formation) in a Brazilian Typic Paleudult. Soil samples from a cultivated area under a no-tillage system with a history of ATZ application were incubated with 14C-ATZ in both the presence and absence of straw cover on the soil surface, and the evolved 14CO2 was determined by liquid scintillation. Samples from an area with native vegetation, adjacent to the cultivated area, were also incubated as a control. A higher mineralization of ATZ was observed in the cultivated soil (> 85 %) in comparison with the native soil (10 %) after 85 days of incubation. In addition to the higher mineralization and hydroxyatrazine (HA) formation, a rapid decrease in the water-extractable residues was observed in the cultivated soil. When the cultivated soil was covered with straw, mineralization was reduced by up to 30 % although a small amount of remobilization to the soil occurred within the 85 days. Straw cover hindered the degradation of ATZ in cultivated soils; whereas an accelerated biodegradation was due to repeated applications of ATZ, which may have selected microbiota more skilled at biodegrading the herbicide.

Atrazine degradation patterns: the role of straw cover and herbicide application history

In Brazil, atrazine (ATZ) is widely applied to maize (Zea mays L.) fields for weed control. The presence of ATZ and its metabolites in soil and water matrices has become a matter of some concern for governmental authorities as well as for society at large. This study evaluated the patterns of ATZ degradation (mineralization, extractable and non-extractable ATZ residues, and metabolite formation) in a Brazilian Typic Paleudult. Soil samples from a cultivated area under a no-tillage system with a history of ATZ application were incubated with 14C-ATZ in both the presence and absence of straw cover on the soil surface, and the evolved 14CO2 was determined by liquid scintillation. Samples from an area with native vegetation, adjacent to the cultivated area, were also incubated as a control. A higher mineralization of ATZ was observed in the cultivated soil (> 85 %) in comparison with the native soil (10 %) after 85 days of incubation. In addition to the higher mineralization and hydroxyatrazine (HA) formation, a rapid decrease in the water-extractable residues was observed in the cultivated soil. When the cultivated soil was covered with straw, mineralization was reduced by up to 30 % although a small amount of remobilization to the soil occurred within the 85 days. Straw cover hindered the degradation of ATZ in cultivated soils; whereas an accelerated biodegradation was due to repeated applications of ATZ, which may have selected microbiota more skilled at biodegrading the herbicide.(AU)

Soil mesofauna in consolidated land use systems: how management affects soil and litter invertebrates

Soil mesofauna consists of small invertebrates that live in the soil or litter and are sensitive to climatic conditions, management systems, plant cover and physical or chemical soil attributes. These organisms are active in the cycling of nutrients, since they fragment the organic matter hereby accelerating microbial decomposition. The aim of this study was to evaluate the invertebrate community in no-tillage, conventional tillage, minimum tillage and secondary forest in regeneration to determine the relationship of mesofauna to litter, soil attributes, management and seasonality. Therefore, ten soil samples in each system and eight litter samples in no-tillage and the forest were taken over four seasons. These samples remained in Berlese extractors for seven days for quantification and identification of mesofauna. For each fauna sample, soil samples were collected for chemical analysis. Next, diversity indices and richness were calculated and multivariate analyses were used to establish relationships between the mesofauna, soil attributes and management. In the soil, mites were more abundant in the agricultural systems than in the forest, but the springtails, sensitive to low moisture and high temperature, were more abundant in the forest. Diversity and richness were higher in soil from the forest than under other systems. In no-tillage, there was a lower density of soil mesofauna, however, under this system, many invertebrates live in litter, since litter is the main food resource for them. In forest litter, we found lower invertebrate density and higher diversity than in no-tillage. Carbon, basic cations, pH, Al and V% were the attributes that best explained fauna variability in the systems.

Soil mesofauna in consolidated land use systems: how management affects soil and litter invertebrates

Soil mesofauna consists of small invertebrates that live in the soil or litter and are sensitive to climatic conditions, management systems, plant cover and physical or chemical soil attributes. These organisms are active in the cycling of nutrients, since they fragment the organic matter hereby accelerating microbial decomposition. The aim of this study was to evaluate the invertebrate community in no-tillage, conventional tillage, minimum tillage and secondary forest in regeneration to determine the relationship of mesofauna to litter, soil attributes, management and seasonality. Therefore, ten soil samples in each system and eight litter samples in no-tillage and the forest were taken over four seasons. These samples remained in Berlese extractors for seven days for quantification and identification of mesofauna. For each fauna sample, soil samples were collected for chemical analysis. Next, diversity indices and richness were calculated and multivariate analyses were used to establish relationships between the mesofauna, soil attributes and management. In the soil, mites were more abundant in the agricultural systems than in the forest, but the springtails, sensitive to low moisture and high temperature, were more abundant in the forest. Diversity and richness were higher in soil from the forest than under other systems. In no-tillage, there was a lower density of soil mesofauna, however, under this system, many invertebrates live in litter, since litter is the main food resource for them. In forest litter, we found lower invertebrate density and higher diversity than in no-tillage. Carbon, basic cations, pH, Al and V% were the attributes that best explained fauna variability in the systems.(AU)

Carbono orgânico e nitrogênio do solo sob alturas de pastejo da Urochloa ruziziensis em sistema agropastoril / Soil organic carbon and nitrogen under heights of Urochloa ruziziensis grazing in agro-pastoral system

A matéria orgânica do solo é essencial dentro do sistema agrícola e seu acúmulo pode ser favorecido pelo aporte de resíduos vegetais sobre o solo. Objetivou-se avaliar o efeito da altura de pastejo de Urochloa ruziziensis nos teores e estoques de carbono orgânico e nitrogênio do solo, em sistema agropastoril, em Latossolo Vermelho Distrófico típico. Para o estudo foram coletadas amostras de solo entre os anos de 2010 e 2012. O delineamento foi em blocos casualizados em parcelas subdivididas no tempo e cinco tratamentos, constituídos pelas alturas de pastejo: 10; 20; 30 e 40 cm e mais uma área não pastejada de Urochloa ruziziensis, e três repetições. Determinou-se nas camadas do solo (0-10, 10-20 e 20-30 cm de profundidade) o teor e estoque de carbono orgânico total, carbono orgânico particulado, carbono orgânico associado aos minerais, teor e estoque de nitrogênio total e o teor de nitrogênio mineral. As variáveis estudadas foram submetidas à análise de variância pelo teste F e as médias foram comparadas pelo teste de Tukey, ambos, ao nível de 5% de probabilidade. Os teores e estoques de carbono orgânico total e suas respectivas frações, os teores de nitrogênio total e mineral do solo, além, dos estoques de nitrogênio total do solo, não foram alterados pelas alturas de pastejo e a área não pastejada. Todavia, na camada 0-10 cm, ocorreu aumento dos teores e estoques de carbono orgânico total, carbono orgânico associado aos minerais e redução do carbono orgânico particulado do solo, e, também, aumento dos teores e estoques de nitrogênio total entre o primeiro e o segundo ano de condução, sob plantio direto. Houve aumento dos teores de nitrogênio mineral após a colheita da soja para todas as camadas do solo.

Soil organic matter is essential within the agricultural system and its accumulation can be favored by the contribution of vegetal residues on the soil. The objective is to evaluate the effect of the grazing height of Urochloa ruziziensis in levels and stocks of soil organic carbon and nitrogen, in agro-pastoral system, in Distrophic Red Latosol typically. For this study, soil samples were collected between the years 2010 and 2012. The design was on randomized blocks in split plots of time and five treatments, constituted of grazing heights: 10; 20; 30 and 40 cm and one more area without grazing of Urochloa ruziziensis, and three repetitions. It was determined in soil layers (0-10, 10-20 e 20-30 cm depth) the level and stock of total organic carbon, particularly carbon, carbon associated with minerals, level and stock of total nitrogen and content of mineral nitrogen. The variables studied were submitted to variance analysis by the F test and the means were compared by the Tukey test, both at 5% probability level. The levels and stocks of total organic carbon in soil and their fractions, the levels of total nitrogen and mineral soil beyond stocks of total nitrogen soil, were not changed by the grazing heights and the area grazed. However, in the 0-10 cm layers, there was an increase in the contents and total organic carbon, organic carbon associated with the minerals and the reduction of the particulate organic carbon of the soil, as well as the increase of the total nitrogen contents between the first and second year of driving, under no-tillage. There was an increase of mineral nitrogen after the soybean harvest to all layers of the soil.